[논문 리뷰] SALT spectroscopy of evolved massive stars

A. Y. Kniazev, V. V. Gvaramadze외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 12. 01.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 남아프리카대형망원경(SALT)의 섬유공급형 에치레 스펙트로그래프(HRS)를 사용하여 퇠퇴한 거대별, 특히 후보 밝은兰색변성별(cLBVs)의 고해상도 스펙트로스코피를 제시한다. Hen 3-729가 수년에 걸쳐 극히 미미한 변동성만을 보이며 안정적인 cLBV임을 확인하였으며, 이는 희귀한 거대별의 세밀한 분석 능력과 LBV의 진화 및 성운 구조 이해를 향상시킨다.

ABSTRACT

Long-slit spectroscopy with the Southern African Large Telescope (SALT) of central stars of mid-infrared nebulae detected with the Spitzer Space Telescope and Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) led to the discovery of numerous candidate luminous blue variables (cLBVs) and other rare evolved massive stars. With the recent advent of the SALT fibre-fed high-resolution echelle spectrograph (HRS), a new perspective for the study of these interesting objects is appeared. Using the HRS we obtained spectra of a dozen newly identified massive stars. Some results on the recently identified cLBV Hen 3-729 are presented.

연구 동기 및 목표

• 스피터 및 와이즈의 중적외선 성운을 통해 특정된 후보 밝은兰색변성별(cLBVs)의 스펙트럼 및 항성적 안정성을 조사하기 위해.
• SALT 고해상도 스펙트로그래프(HRS)가 퇠퇴한 거대별의 세밀한 스펙트로스코픽 분석에 얼마나 유능한지 평가하기 위해.
• 다중 에포크 스펙트로스코피 및 항성적 관측을 기반으로 Hen 3-729를 cLBV로 분류하고 특성화하기 위해.
• HRS 및 RSS 스펙트럼을 비교하여 LBV 상태 전환을 나타내는 스펙트럼 변동성을 탐지하기 위해.
• 특히 중적외선 성운을 가진 별들을 포함한 희귀한 퇠퇴한 거대별의 집계에 기여하기 위해.

제안 방법

• 고해상도 에치레 스펙트로스코피는 SALT HRS를 중간 해상도(R ≈ 40,000) 및 고해상도(R ≈ 67,000) 모드에서 획득하였다.
• 데이터 처리에는 SALT 과학 파이프라인과 MIDAS 컨텍스트를 사용한 맞춤형 HRS 파이프라인을 활용하였다.
• 스펙트럼 추출에는 보정, 오버스캔 제거, 이득 캘리브레이션, 우주선 노이즈 마스킹을 포함하였다.
• 파장 캘리브레이션은 아크 램프 스펙트럼을 사용하였으며, 약 450개의 선을 식별하여 2차원 분산 곡선를 구축하였고, 평균 제곱오차(rms)는 ≤ 0.007 Å 이내였다.
• 대기 방출을 제거하기 위해 천체 섬유 스펙트럼에서 천체배경 섬유 스펙트럼을 빼내었다.
• 파란(3900–5500 Å) 및 빨간(5400–8900 Å) 암부의 스펙트럼 오더를 병합하여 ~0.04 Å 픽셀⁻¹의 역분산을 가지는 단일 1차원 스펙트럼으로 조합하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Hen 3-729는 1999년에서 2016년 사이에 V 대역에서 0.3 mag 이내의 진폭을 보이며 약간의 주기적 항성적 변동성을 보이며, 다수 년에 걸쳐 안정적인 후보 밝은兰색변성별(cLBV)인가?
• RQ2 Hen 3-729의 HRS 스펙트럼은 몇 년 전에 촬영한 이전 RSS 스펙트럼과 비교해 볼 때 발광선 특징과 스펙트럼 상태에서 어떤 차이가 있는가?
• RQ3 Hen 3-729를 진정한 LBV 또는 월프-레이테르 별이 아닌 cLBV로 분류하는 데 어떤 증거가 있는가?
• RQ4 HRS 기기로 퇠퇴한 거대별에서 LBV 상태 전환을 나타내는 스펙트럼 변화를 감지할 수 있는가?
• RQ5 Hen 3-729와 같은 cLBV 주변에서 관측된 중적외선 성운은 퇠퇴한 거대별 집단을 식별하는 데 어떤 의미를 갖는가?

주요 결과

• Hen 3-729는 1999년에서 2016년 사이에 V 대역에서 0.3 mag 이내의 진폭을 보이며 약간의 주기적 항성적 변동성을 보이며, 주요 폭발이 없음을 시사한다.
• HRS 스펙트럼은 몇 년 전에 촬영한 이전 RSS 스펙트럼과 비교해도 유의미한 변화가 없음을 확인하여 스펙트럼 안정성을 확인하였다.
• 이 별은 뜨거운 LBV 특성에 해당하는 풍부한 발광선 스펙트럼을 유지하고 있어, cLBV로의 분류를 지지한다.
• 주요 항성적 또는 스펙트럼적 변동성이 없음을 고려할 때, Hen 3-729는 진정한 LBV가 아니며, cLBV 상태임이 일관된다.
• HRS 데이터는 WS1이 2015년경에 뜨거운 상태로 전환되었음을 확인하였으며, 이는 강한 He I 발광선의 재등장으로 나타났다.
• HRS 파이프라인은 모든 모드에서 평균 파장 해상도 정확도 0.003–0.007 Å로 고해상도 스펙트럼을 성공적으로 감소 및 캘리브레이션하였다.