[논문 리뷰] The binary Be star {\delta} Sco at high spectral and spatial resolution: Disk geometry and kinematics before the 2011 periastron

A. Meilland, O. Delaa외 19명|arXiv (Cornell University)|2011. 06. 09.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 34인용 수 29

한 줄 요약

이 연구는 2011년 페리아스트론 통과 이전에 이중 Be 항성 δ Sco의 원환성성 디스크를 VLTI/AMBER와 CHARA/VEGA를 이용한 고스펙트럼 및 고공간 해상도 간섭측정법으로 해상도를 높여 분석한다. 디스크는 케플러 운동역학을 따르며, 주로 회전에 의해 지배되며, 약 0.2 km s⁻¹의 디스크 팽창 속도를 가지며, 다른 준임계 속도로 도는 Be 항성들과 일치하는 기하학적 구조를 보인다. 이는 항성이 임계 속도의 약 70%로 도는 것으로, 단순한 회전만으로는 질량 분출을 주도하지 못할 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

Classical Be stars are hot non-supergiant stars surrounded by a gaseous circumstellar disk that is responsible for the observed IR-excess and emission lines. The influence of binarity on these phenomena remains controversial. delta Sco is a binary system whose primary suddently began to exhibit the Be phenomenon at the last periastron in 2000. We want to constrain the geometry and kinematics of its circumstellar environment. We observed the star between 2007 and 2010 using spectrally-resolved interferometry with the VLTI/AMBER and CHARA/VEGA instruments. We found orbital elements that are compatible with previous estimates. The next periastron should take place around July 5, 2011 (+- 4,days). We resolved the circumstellar disk in the HAlpha (FWHM = 4.8+-1.5mas), BrGamma (FWHM = 2.9 0.,mas), and the 2.06$ \mu$m HeI (FWHM = 2.4+-0.3mas) lines as well as in the K band continuum (FWHM ~2.4mas). The disk kinematics are dominated by the rotation, with a disk expansion velocity on the order of 0.2km/s. The rotation law within the disk is compatible with Keplerian rotation. As the star probably rotates at about 70% of its critical velocity the ejection of matter doesn't seems to be dominated by rotation. However, the disk geometry and kinematics are similar to that of the previously studied quasi-critically rotating Be stars, namely Alpha Ara, Psi Per and 48 Per.

연구 동기 및 목표

• 2011년 페리아스트론 통과 이전에 이중 Be 항성 δ Sco의 원환성성 디스크 기하학적 구조와 운동학을 제약하기 위해.
• 이중성의 영향이 Be 항성의 원환성성 디스크 형성 및 운동학에 미치는지를 조사하기 위해.
• 관측된 디스크 특성이 케플러 운동역학과 회전에 의한 질량 분출 메커니즘과 일치하는지를 확인하기 위해.
• Be 항성에서 질량 분출을 주도하는 요소로 항성의 회전이 차지하는 비중과 다른 물리적 과정의 기여를 평가하기 위해.
• α Ara, ψ Per, 48 Per와 같은 잘 연구된 다른 Be 항성들과의 비교를 통해 δ Sco의 디스크 특성을 평가하기 위해.

제안 방법

• Hα, Brγ, He i (2.06 µm) 선과 K-band 연속선에서 고각해상도 데이터를 확보하기 위해 VLTI/AMBER 및 CHARA/VEGA 장치를 이용한 스펙트럼 해상도 간섭측정법을 수행하였다.
• 디스크 기하학적 구조와 운동학을 추론하기 위해 스펙트럼 선에서의 가시도와 상대 위상 차이를 모델링하였다.
• 다중 에포크 간섭측정 측정치를 사용하여 궤도 요소를 결정하고 이전 추정치와 비교하였다.
• 관측된 상대 위상과 가시도를 적합하기 위해 단순한 운동학적 모델을 적용하였으며, 이는 도는 케플러 운동역학 디스크를 가정하였다.
• 체계적 오차를 최소화하기 위해 알려진 기준선 기하학과 대기 조건을 고려한 校정된 간섭측정 데이터를 사용하였다.
• 디스크의 비균일성과 비축대칭적 구조의 가능성을 평가하기 위해 선형 프로파일 비대칭성과 가시도 비대칭성을 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 δ Sco 주위의 원환성성 디스크의 운동학적 구조는 무엇이며, 케플러 운동역학과 일치하는가?
• RQ2 이중성 항성 δ Sco의 디스크 공간적 확장과 속도 구조는 유사한 회전 특성을 가진 다른 Be 항성들과 비교해 볼 때 어떻게 다른가?
• RQ3 이중성은 δ Sco의 디스크 기하학적 구조 형성과 질량 분출을 주도하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 관측된 디스크 팽창 속도는 회전 기반 또는 폭발 기반의 질량 분출 메커니즘과 일치하는가?
• RQ5 항성의 회전 속도(Vsini = 175 km s⁻¹)가 원환성성 디스크 형성에 얼마나 기여하는가?

주요 결과

• δ Sco의 원환성성 디스크는 Hα 선에서 공간적으로 해상도를 확보하였으며, 반폭은 4.8 ± 1.5 mas였다.
• Brγ 선은 반폭 2.9 ± 0.5 mas로 해상도를 확보하였고, He i (2.06 µm) 선은 반폭 2.4 ± 0.3 mas로 해상도를 확보하였다.
• K-band 연속선은 반폭 약 2.4 mas로 해상도를 확보하였다.
• 디스크 운동학은 주로 회전에 의해 지배되며, 디스크 팽창 속도는 0.2 km s⁻¹로, 미미한 축방향 확산이 없음을 시사한다.
• 디스크 내부의 회전 법칙은 케플러 운동역학과 일치하며, 내부 경계부는 임계 속도로 도는 것으로 나타났다.
• 항성은 약 70% 수준의 임계 속도(Vcrit ≈ 500 km s⁻¹)로 도는 것으로, 단순한 회전만으로는 질량 분출의 주요 원인이 아닐 수 있음을 시사한다.