[논문 리뷰] The stellar upper mass limit in the solar neighborhood

J. Maíz Apellániz, N. R. Walborn외 5명|arXiv (Cornell University)|2007. 02. 20.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 고해상도 허블 우주望遠鏡 및 지상 기반 분광 데이터를 분석하여 태양계 근처의 항성 최대 질량 한계를 조사한다. Pismis 24-1은 삼중성계로 분리되었고, HD 93129A는 밀접한 이중성계로 확인되었으며, 각 성분의 질량은 약 95 M⊙로 추정되며 오차 범위가 약 10 M⊙로, 150 M⊙의 이론적 최대 질량 한계 이하에 위치하여 현재의 이론적 질량 한계를 지지한다.

ABSTRACT

We are using HST GO programs 10205, 10602, and 10898 to test the stellar upper mass limit in the solar vicinity by attempting to detect optical close companions, thus lowering the calculated evolutionary masses. We have observed with ACS/HRC all the known (as of early 2005) Galactic O2/3/3.5 stars. We also have observations with HST/FGS and ground-based spectroscopy from LCO and CASLEO. Here we discuss our results for Pismis 24 and HD 93129A.

연구 동기 및 목표

• 고해상도 관측을 통해 태양계 근처의 이론적 항성 최대 질량 한계 ~150 M⊙를 검증하기 위해.
• 기존에 보고된 O형 항성의 극도로 높은 질량(예: 210–291 M⊙)이 해상도가 낮은 이중성계로 인해 과대평가되었는지 여부를 확인하기 위해.
• 다양한 파장의 광도 및 분광 데이터를 활용하여 근처 성운에서 가장 거대한 항성의 정확한 진화 질량을 측정하기 위해.
• 장기적인 아스트로메트릭 모니터링을 통해 HD 93129A 이중성계의 역학 질량을 평가하기 위해.

제안 방법

• 고해상도 허블 우주望遠鏡(HST) 관측을 통해 ACS/HRC 및 FGS를 사용하여 거대 O형 항성의 밀접한 시각적 및 아스트로메트릭 형성들을 해상도를 높여 분석한다.
• LCO의 Baade 망원경 및 CASLEO에서의 지상 기반 분광 관측을 통해 이중성 스펙트럼을 분리하고, 적색 이동 변화를 측정한다.
• HRC 및 2MASS 데이터를 조합한 광도 분석을 통해 CHORIZOS를 활용하여 정확한 흡수 보정을 도출한다.
• Martins 등(2005)의 온도 보정 및 주계열 초기 상태 진화 모델을 사용하여 항성 질량을 계산한다.
• 10년간의 FGS 데이터 아스트로메트릭 분석을 통해 궤도 운동을 측정하고, HD 93129A에서 역학 질량을 추정한다.
• MULTISPEC를 사용하여 Pismis 24-1 성분의 스펙트럼를 분리하여 복사율 및 적색 이동 기여도를 분리한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이전에 보고된 Pismis 24-1 및 HD 93129A의 극도로 높은 진화 질량은 정확한가, 아니면 해상도가 낮은 이중성계로 인해 과대평가된 것인가?
• RQ2 시각적 및 분광적 이중성계를 해상도를 높인 후 Pismis 24-1 시스템의 성분들이 진정한 개별 질량은 얼마인가?
• RQ3 HD 93129A 시스템은 측정 가능한 궤도 운동을 보이며, 총 역학 질량을 제약 조건을 통해 구할 수 있는가?
• RQ4 흡수 효과가 이 거대 항성의 유도된 질량에 어떤 영향을 미치며, 이를 얼마나 정확하게 측정할 수 있는가?
• RQ5 태양계 근처의 거대 항성에서 관측된 질량이 현재의 이론적 최대 질량 한계 ~150 M⊙를 도전하는가?

주요 결과

• Pismis 24-1은 세 성분으로 분리되었으며, 두 성분은 밀접한 분광 이중성계(Pis 24-1NE 및 SW)를 이루고 있고, 세 번째 성분(Pis 24-17)은 별도로 존재하며, 모두 초기형 O3.5 또는 O4 항성이다.
• Pis 24-1NE, Pis 24-1SW, 그리고 Pis 24-17의 주계열 초기 진화 질량은 각각 약 95 M⊙이며 오차 범위는 약 10 M⊙이다.
• 이전에 Pis 24-1에 대해 보고된 210–291 M⊙의 명백한 질량은 해상도가 낮은 이중성 성분으로 인해 과대평가된 것이다.
• HD 93129A는 밀접한 아스트로메트릭 이중성계로 확인되었으며, Aa와 Ab를 연결하는 선상에서 상대적 운동 속도가 2.08 ± 0.23 mas/year이다.
• 원형 궤도 및 투시 경사각을 가정할 경우 HD 93129A 시스템의 총 역학 질량은 약 200 ± 45 M⊙로 추정되지만, 궤도는 아마도 고도로 타원적이거나 기울어져 있을 가능성이 높다.
• Pismis 24의 세 항성과 HD 93129A 시스템의 관측된 질량은 현재의 이론적 최대 질량 한계 ~150 M⊙와 일치한다.