[논문 리뷰] The galactic unclassified B[e] star HD 50138. II. Interferometric constraints on the close circumstellar environment

M. Borges Fernandes, A. Meilland외 8명|arXiv (Cornell University)|2011. 01. 25.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 23인용 수 26

한 줄 요약

이 연구는 VLTI에서의 다중파장 광학 및 적외선 간섭측정을 이용해 처음으로 분류되지 않은 B[e] 항성 HD 50138의 원성주 환경을 해상하고 특성화한다. 이는 천구면에 대해 71°±7° 기울인-dust로 이루어진 원성주 디스크를 드러내며, 관측선이 56°±4° 정도의 중간 각도로 향하고 있음을 보여주며, K밴드에서의 복사원소의 61%를 차지하는 밀도가 높고 뜨거운 기체 성분이 존재함으로써 기하학적으로 얇고 비구형인 디스크의 구조가 B[e] 현상의 원인임을 시사한다.

ABSTRACT

HD 50138 is a southern star that presents the B[e] phenomenon, but its evolutionary stage is still not well known. This object presents spectral variability, which can be explained by outbursts or shell phases and spectropolarimetric observations have shown the presence of a non-spherically symmetric circumstellar environment that is responsible for the B[e] phenomenon. Based on recent optical long baseline interferometric observations from the VLTI/MIDI and VLTI/AMBER, and also from the Keck segment-tilting experiment, we study the structure of the circumstellar environment of HD 50138, through a geometrical analytical modeling, also using the recent LITpro software and considering a large space of parameters. We resolve and describe its circumstellar geometry for the first time in detail. The presence of a dusty circumstellar disk with an orientation onto the sky-plane of 71+-7 degrees, which is perpendicular to the polarimetric measurements from the literature, was derived. We also derived that HD 50138 is seen under an intermediate angle related to the line of sight, 56+-4 degrees. In addition, the structure of the disk and the flux contributions of the gas and dust components is discussed.

연구 동기 및 목표

• 은하계의 분류되지 않은 B[e] 항성인 HD 50138의 원성주 환경의 기하학적 구조를 규명하기 위해.
• 고각해상도 간섭측정 데이터를 이용해 HD 50138 근처의 먼지 및 기체 성분의 공간 분포를 해상하기 위해.
• H, K, N 밴드에서의 다중파장 간섭측정을 통해 원성주 디스크의 정렬 및 기하학적 특성을 제약하기 위해.
• 적외선 밴드에서 항성, 기체, 먼지 성분의 복사원소 기여도를 정량화하기 위해.
• 관측된 편광 및 스펙트럼 변화를 설명하는 물리적 디스크 모델을 제안하여 비구형이고 비대칭적인 원성주 환경을 설명하기 위해.

제안 방법

• 고각해상도를 확보하기 위해 VLTI/MIDI 및 VLTI/AMBER 장치의 장기 기반 간섭측정 데이터와 Keck의 세그먼트 기울임 실험 데이터를 활용하였다.
• LITpro 소프트웨어를 사용하여 매개변수 공간 탐색을 수행하면서 H, K, N 밴드 전역에서의 복사도 및 폐쇄 위상 데이터에 기하학적 분석 모델을 적합시켰다.
• 별, 뜨거운 기체(밀도가 높은), 먼지 디스크를 별도의 성분으로 포함한 모델링을 수행하였으며, 크기, 이심률, 위치각, 기울기를 자유 매개변수로 설정하였다.
• 2MASS 광도 측정 및 VLTI/MIDI 스펙트럼을 사용하여 H, K, N 밴드에서의 관측 복사원소를 적합시켜 각 성분의 상대 기여도를 유도하였다.
• 성분의 주축 방향과 평탄도를 이용하여 디스크 기하학과 극화 측정 데이터 간의 정렬을 추론하였다.
• 유도된 디스크 기하학과 관측된 편광 및 복사선 프로파일을 비교함으로써 관측선 기울기를 제약하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 간섭측정 관측을 통해 드러난 HD 50138의 원성주 환경의 기하학적 구조는 무엇인가요?
• RQ2 먼지 및 기체 성분은 공간적으로 어떻게 분포되어 있으며, H, K, N 밴드에서의 각각의 복사원소 기여도는 어떠한가요?
• RQ3 원성주 디스크의 관측선 기울기는 얼마이며, 극화 측정 결과와 어떻게 비교되는가요?
• RQ4 K 밴드에서의 밀도가 높은 성분은 뜨거운 기체 복사와 일치하는가? 그 형태는 디스크 운동역학에 대해 무엇을 시사하는가?
• RQ5 관측된 스펙트럼 변화 및 편광은 기하학적으로 얇고 비구형인 디스크 모델로 설명될 수 있는가?

주요 결과

• HD 50138의 원성주 환경이 간섭측정 데이터를 통해 처음으로 해상되었으며, 먼지로 이루어진 원성주 디스크를 드러냈다.
• 디스크는 천구면에 대해 71°±7° 기울여져 있으며, N밴드 복사의 주축 방향과 일치하는 위치각을 가진다.
• 관측선 기울이는 56°±4°로, 중간 관측 각도를 나타내며, 이는 관측된 스펙트럼 변화를 설명한다.
• FWHM = 5.1±1.1 mas (2.6 AU)인 밀도가 높은 성분이 K밴드 복사원소의 61%±6%를 기여하며, 이는 디스크 또는 바람으로부터의 뜨거운 기체 복사로 해석된다.
• 기체 성분의 평탄도는 1.7±0.3이며, 10.7 µm에서 먼지 디스크의 평탄도 1.82±0.02와 호환되어 공통된 디스크 기하학을 지지한다.
• H, K, N 밴드에서의 복사원소 기여도는 먼지 성분이 N밴드 복사에서 지배적이며, 기체 성분이 K밴드에서 지배적임을 보여주며, 항성은 적외선에서 최소한의 기여를 한다.