[論文レビュー] A Census of Massive Stars Across the Hertzsprung-Russell Diagram of Nearby Galaxies: What We Know and What We Don't

Philip Massey|ArXiv.org|Mar 2, 2009

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、近隣のローカルグループ銀河におけるヘーツプルン＝ルスブルグ図における巨大星の包括的な全量調査を提示し、光度測定および分光測定データを用いて星の進化モデルを検証する。金属量依存の質量放出が観測されたWC/WNワルフ＝レイター星の割合を形作っていることが示され、回転を含むモデルは改善されたが依然として観測値を下回っていることから、M31、M33、IC 10における深宇宙調査にもかかわらず、現在の理論における重要なギャップが浮き彫りになる。

ABSTRACT

When we look at a nearby galaxy, we see a mixture of foreground stars and bona fide extragalactic stars. I will describe what we need to do to get meaningful statistics on the massive star populations across the H-R diagram. Such a census provides the means of a very powerful test of massive star evolutionary theory.

研究の動機と目的

• 近隣銀河におけるヘーツプルン＝ルスブルグ図における巨大星の信頼できる全量調査を確立し、星の進化理論を検証すること。
• 金属量が、とりわけワルフ＝レイター星（WNおよびWC型）の相対的な数にどのように影響するかを評価すること。
• 現代の進化モデル（回転および金属量依存の質量放出を含む）の正確さを、観測された集団と照らし合わせて評価すること。
• LBVやWR星のような希少な巨大星の検出に影響を及ぼす選択効果および観測バイアスを特定すること。
• 光度が明るくない最も質量の大きな星を考慮に入れるために、未発達のO型星を基準として用いることで、初期質量関数（IMF）の正規化を改善すること。

提案手法

• ローカルグループの星形成銀河において、赤方偏移補正済み光度測定を実施するため、KPNOおよびCTIOの4m望遠鏡を用いた光度測定調査。
• 特にワルフ＝レイター星およびLBV候補の分光的フォローアップ観測を行い、スペクトル型および進化状態の確認。
• 回転を含むジェネヴァ進化軌道（Meynet & Maeder 2003, 2005）を用いて、金属量が異なる場合の巨大星の期待されるHRDパスをモデル化。
• 干渉フィルター画像法を用いて、特にWC型WR星のような発光線を示す星を検出。WC型WR星はより強い線を示すため、識別が容易である。
• 金属量が異なる銀河における観測されたWC/WN比を比較し、金属量依存の質量放出に関する理論的予測を検証。
• 既知のLBV（例：P Cygni）とスペクトルの類似性を基にLBV候補を特定し、HST画像を用いて過去の爆発の兆候を検出。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 金属量が異なる近隣銀河におけるヘーツプルン＝ルスブルグ図上でのO型星、超巨星、およびワルフ＝レイター星の観測数は、どのように変化するか？
• RQ2 回転および金属量依存の質量放出を含む現代の星の進化モデルは、外部銀河における観測されたWC/WN比をどの程度正確に再現できるか？
• RQ3 M31やM33における深宇宙調査にもかかわらず、なぜ現在のモデルはワルフ＝レイター星の数を低く予測しているのか、特にIC 10のような低金属量環境においては？
• RQ4 最近の光度変動を要件としないで、LBV候補を信頼性を持って特定できるか。また、M31およびM33には何百ものような星が存在する可能性があるか？
• RQ5 赤方偏移、線強度、光度測定の完全性といった選択効果が、巨大星全量調査の信頼性にどのように影響するか？

主な発見

• 外部銀河における観測されたWC/WN比は金属量と強く相関しており、高い金属量が質量放出を増加させ、WC型ワルフ＝レイター星への進化を加速するという理論的予測を支持している。
• M31およびM33における深宇宙調査にもかかわらず、検出されたワルフ＝レイター星の数は、回転を含むモデルの予測を下回っており、モデルの正確性に依然として大きな乖離が存在することを示している。
• M31およびM33におけるLBV候補の数は、P Cygniと類似したスペクトルとHST画像による過去の爆発の兆候から、数百万にのぼると推定されるが、最近の光度変動は確認されていない。
• O型星を用いた初期質量関数（IMF）の正規化は、光度測定の不完全性のため信頼できない。最も質量の大きな星が光学的になおかつ明るいとは限らないためである。
• IC 10において、低金属量による異常な高いWC/WN比が報告されたが、これは高い赤方偏移と選択効果の影響で過大評価されていた可能性が高く、補正後は通常の比であると考えられる。
• 回転を含む現在のモデル（Meynet & Maeder 2005）でさえ、観測されたワルフ＝レイター星の数を再現できていないため、質量放出や連星相互作用などの追加の物理的メカニズムが欠落している可能性がある。