[논문 리뷰] Spectral Identification of New Galactic cLBV and WR Stars

Guy S. Stringfellow, V. V. Gvaramadze외 2명|arXiv (Cornell University)|2011. 12. 12.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 스피티저 및 와이즈 위성 탐사에서 탐지된 밀집 성운과 관련된 별들의 적외선 근적외선 스펙트럼 분석을 통해 50개의 새로운 은하계 후보 밝은兰색 변량성 항성(cLBVs)과 여러 월프-레이네퍼(WR) 항성들을 규명하였다. 결과는 항성주변 성운이 거대한 진화한 항성의 핵심 징후임을 확인하였으며, 알려진 LBV 및 WR 항성과 유사한 스펙트럼은 은하수 내에서 숨겨진 다수의 cLBVs가 존재할 가능성을 시사한다.

ABSTRACT

We have undertaken a near-IR spectral survey of stars associated with compact nebulae recently revealed by the Spitzer and WISE imaging surveys. These circumstellar nebulae, produced by massive evolved stars, display a variety of symmetries and shapes and are often only evident at mid-IR wavelengths. Stars associated with ~50 of these nebulae have been observed. We also obtained recent spectra of previously confirmed (known) luminous blue variables (LBVs) and candidate LBVs (cLBVs). The spectral similarity of the stars observed when compared directly to known LBVs and Wolf-Rayet (WR) stars indicate many are newly identified cLBVs, with a few being newly discovered WR stars, mostly of WN8-9h spectral type. These results suggest that a large population of previously unidentified cLBVs and related transitional stars reside in the Galaxy and confirm that circumstellar nebulae are inherent to most (c)LBVs.

연구 동기 및 목표

• 중심 항성의 항성주변 성운을 지표로 삼아, 특히 cLBVs와 WR 항성들을 식별하고 분류하는 것.
• 높은 흡수와 본질적 변동성으로 인해 시각적 관측이 어려운 문제를 해결하기 위해 중간 및 근적외선 방출 특징에 초점을 맞추는 것.
• 스피티저 및 와이즈 성운 목록에서 유래한 후보들을 스펙트럼적으로 확인하여 은하계 cLBVs와 WR 항성의 알려진 인구를 확장하는 것.
• Fe ii 방출 및 선형형태의 변동성을 분석하여 cLBV의 진화 상태를 조사하는 것.
• Fe ii 결핍 스펙트럼이 뜨거운 S Dor 주기 또는 WN형 항성으로의 전이를 나타내는지 규명하는 것.

제안 방법

• 스피티저 MIPSGAL 및 GLIMPSE 탐사에서 탐지된 밀집 성운 내에 위치한 별들에 대한 근적외선 스펙트럼 조사 수행.
• APO, ESO-VLT, NASA-IRTF, 팔로마-헤일 천체망원경 등 주요 관측소의 고해상도 근적외선 스펙트럼을 활용.
• 관측된 스펙트럼을 알려진 LBV 및 WR 항성 템플릿과 비교하여 중심 항성의 진화 상태를 분류.
• H, He i, Mg ii, Na i, Fe ii, [Fe ii] 방출선 등의 스펙트럼 특징을 분석하여 cLBV 및 WR 특성을 식별.
• 다중 에포크 및 다중 파장 영상(예: 8 μm, 24 μm, 2MASS Ks, I-대역)을 활용하여 소스 연관성을 확인하고 시각적 대응체를 탐지.
• 통계적 및 스펙트럼 유사도 분석을 적용하여 방출선 프로파일과 강도 기반으로 항성을 cLBV 또는 WR 항성으로 분류.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스피티저 및 와이즈 탐사에서 탐지된 밀집 성운과 관련된 이전에 규명되지 않은 cLBVs와 WR 항성은 몇 개인가?
• RQ2 Fe ii 2.089 μm 방출과 같은 스펙트럼 특징이 cLBV의 진화 상태와 어느 정도 관련이 있는가?
• RQ3 Fe ii 결핍 cLBV 스펙트럼은 더 뜨거운 WN형 단계로의 전이 또는 활성적인 뜨거운 S Dor 사이클을 나타내는가?
• RQ4 중간 적외선 성운이 은하수 내 거대한 진화한 항성을 식별하는 데 얼마나 신뢰할 수 있는 지표가 되는가?
• RQ5 밀집 성운과 관련된 항성들 사이에서 관측된 스펙트럼 다양성의 진화적 의미는 무엇인가?

주요 결과

• 스펙트럼 유사도 분석을 통해 약 50개의 새로운 후보 밝은兰색 변량성 항성(cLBVs)을 규명하였다.
• 주로 WN8-9h 스펙트럼 형형인 특징적인 방출선을 기반으로 몇몇 새로운 월프-레이네퍼(WR) 항성이 발견되었다.
• большин수 cLBVs에서 Fe ii 2.089 μm 방출이 관측되었지만, MN 96, MN 112, MN 76와 같은 항성에서는 이를 관측하지 못해 이들은 뜨거운 S Dor 주기 또는 WN형 항성으로의 전이 단계일 가능성이 있다.
• MN 112의 스펙트럼은 시각 영역에서 P Cygni와 거의 동일하지만 K-대역에서는 Fe ii 방출이 없어 더 뜨거운 선형성 영역을 가리킨다.
• 성운 MN 80과 관련된 항성은 이전에 G7 I로 잘못 분류되었으며, 이는 관측된 것이 다른 천체이거나 극적인 스펙트럼 변화가 일어난 것을 의미할 수 있다.
• SALT를 이용한 시각적 후속 스펙트럼 관측으로 새로 발견된 중심 항성 두 개가 P Cygni와 매우 유사한 스펙트럼을 보여, 이들이 cLBV로 분류되는 데 대한 지지를 얻었다.