[논문 리뷰] Planetary nebulae that might have been shaped by a triple stellar system

Ealeal Bear, Noam Soker|arXiv (Cornell University)|2016. 06. 27.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 약 13–21%의 행 星 난류성 성운(PNe)이 해상도가 높은 이미지에서 관측된 형태 비대칭성에 기반해 삼중성계의 영향을 받았을 가능성이 있다고 제안한다. 축 대칭성과 거울 대칭성이 없는 구조물에 대해 가중치 분류 체계(eta_t=1, eta_l=0.67, eta_m=0.33)를 적용하여, 저자들은 상당수의 PNe가 기원 시스템에서 제3의 별에 의해 영향을 받았을 가능성이 있음을 규명한다.

ABSTRACT

We examine the images of hundreds of planetary nebulae (PNe) and find that about one in six PNe might have been shaped by an interacting triple stellar progenitor. For resolved images we classify PNe by one of four categories. (1) PNe that show no need for a tertiary star to account for their morphology. (2) PNe whose structure posses a pronounced departure from axial-symmetry and/or mirror-symmetry. We classify these as `having a triple stellar progenitor'. (3) PNe whose morphology possesses departure from axial-symmetry and/or mirror-symmetry, but not as pronounced as in the previous class, and are classified as `likely shaped by triple stellar system'. (4) PNe with minor departure from axial-symmetry and/or mirror symmetry that could have been as well caused by an eccentric binary system or the inter-stellar medium. These are classified as `maybe shaped by a triple stellar system'. Given a weight eta_t=1, eta_l=0.67, eta_m=0.33 to classes 2, 3 and 4, respectively, we find that about 13 - 21% of PNe have been shaped by triple stellar systems. Although in some evolutionary scenarios not all three stars survive the evolution, we encourage the search for a triple stellar systems at the center of some PNe.

연구 동기 및 목표

• 행 星 난류성 성운(PNe)에서 관측된 형태 비대칭성이 삼중성계 기원 시스템의 영향으로 기인할 수 있는지 조사하기 위해.
• 대칭성 특성을 기반으로 PNe를 분류하여 이중성 기원보다는 제3의 별이 형태 형성에 기여해야 할 필요가 있는 경우를 식별하기 위해.
• 가중치 분류 체계를 사용하여 삼중성계에 의해 형성된 PNe의 비율을 정량화하기 위해.
• 비대칭 형태를 띠는 PNe 중심에 삼중성계를 관측적으로 탐색할 것을 장려하기 위해.

제안 방법

• 수백 개의 행 星 난류성 성운의 해상도가 높은 이미지를 분석하여 축 대칭성과 거울 대칭성에서의 이탈 여부를 평가하기 위해.
• PNe를 네 가지 형태 유형으로 분류하기 위해: (1) 제3의 별이 없더라도 설명 가능한 대칭성; (2) 강한 비대칭성(삼중성계 기원으로 분류); (3) 중간 정도의 비대칭성('삼중성계에 의해 형성된 것으로 보임'); (4) 약한 비대칭성('삼중성계에 의해 형성되었을 가능성 있음').
• 각 분류 유형에 가중치 요소를 할당하기 위해: eta_t=1은 유형 2에, eta_l=0.67은 유형 3에, eta_m=0.33은 유형 4에 할당함.
• 세 가지 모호한 유형의 가중치 기여도를 합산하여 삼중성계에 의해 형성된 PNe의 총 비율을 계산하기 위해.
• 모든 세 별이 진화 과정에서 생존하지는 않더라도, 삼중성계가 성운 형성에 영향을 미쳤을 가능성을 통계적으로 추정하기 위해 가중치 합을 사용하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어느 정도의 행 星 난류성 성운이 삼중성계 기원을 설명하기 위해 필요한 형태적 특징을 보이며?
• RQ2 행 星 난류성 성운의 비대칭 정도를 정량적으로 분류하여 이중성과 삼중성 기원의 영향을 구분할 수 있는가?
• RQ3 삼중성계의 최종 구성에서 세 별이 모두 남아 있지 않더라도, PNe의 형태 비대칭성 중 어느 정도가 제3의 별에 기인한 것이라 할 수 있는가?
• RQ4 PNe에서 삼중성계 기원 시스템을 가장 잘 나타내는 형태적 특징은 무엇인가?

주요 결과

• 형태 비대칭성의 가중치 분류 기반으로 약 13–21%의 행 星 난류성 성운이 삼중성계에 의해 형성되었을 것으로 추정된다.
• 약 1/6의 행 星 난류성 성운이 기원 시스템에서 제3의 별의 영향을 받았을 가능성이 있는 형태적 특징을 보인다.
• 가장 높은 가중치(eta_t=1)가 강한 비대칭성을 보이는 PNe에 할당되어 삼중 기원에 강력한 증거를 나타낸다.
• 중간 정도 비대칭성(유형 3)을 보이는 PNe는 중간 가중치(eta_l=0.67)를 받으며, 삼중성계의 영향은 유력하지만 다소 불확실한 것으로 간주된다.
• 약간의 비대칭성(유형 4)을 보이는 PNe는 낮은 가중치(eta_m=0.33)를 받으며, 삼중성계의 영향은 가능하지만 더 적은 가능성이 있음을 시사한다.
• 이 연구는 비대칭 형태를 띠는 PNe 중심에 삼중성계를 계속해서 관측적으로 탐색할 것을 장려한다.