[논문 리뷰] B[e] supergiants: What is their evolutionary status?

N. Langer, Alexander Heger|arXiv (Cornell University)|1997. 11. 25.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 1인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 별의 진화 모델링을 통해 B[e] 초거성의 진화적 기원을 조사한다—질량이 크고 뜨겁고 원환성 별가운데를 둘러싸고 있는 디스크를 가진 별들이다. 세 가지 메커니즘을 제안한다: 매우 질량이 큰 주계열 별의 근접한 임계 회전, 적초거성 단계에서 전환하는 파랑 초거성, 그리고 밀접한 이중성 시스템에서의 단일 별 병합 잔여물이다. 주요 기여는 이러한 시나리오들이 허츠프룽-라수스도에서의 관측적 서식, 디스크 질량의 진화, 단계 지속 기간 등에서 고유한 관측적 서식을 예측한다는 점이며, 이는 향후 이들 사이의 관측적 구별 가능성을 제공한다.

ABSTRACT

In this paper, we investigate the evolutionary status of B[e]~stars from the point of view of stellar evolution theory. We try to answer to the question of how massive hot supergiants --- i.e. evolved stars --- can be capable of producing a circumstellar disk. We find and discuss three possibilities: very massive evolved main sequence stars close to critical rotation due to their proximity to their Eddington-limit, blue supergiants which have just left the red supergiant branch, and single star merger remnants of a close binary system. While the latter process seems to be required to understand the properties of the spectroscopic binary R4 in the LMC, the other two scenarios may be capable of explaining the distribution of the B[e] stars in the HR~diagram. The three scenarios make different predictions about the duration of the B[e]~phase, the time integrated disk mass and the stellar properties during the B[e]~phase, which may ultimately allow to distinguish them observationally.

연구 동기 및 목표

• B[e] 초거성의 진화적 상태를 규명하는 것—이들은 뜨거운 스펙트럼 유형과 원환성 디스크를 모두 나타낸다.
• 질량이 크고 진화한 뜨거운 초거성 별들이 먼지로 이루어진 원환성 디스크를 생성하고 유지할 수 있는 이유를 해결하는 것.
• 허츠프룽-라수스도에서 관측된 B[e] 별의 분포를 설명할 수 있는 경쟁적인 진화 경로를 평가하는 것.
• 제안된 형성 메커니즘 간을 구별할 수 있는 관측적 분별 기준—예를 들어 단계 지속 기간, 디스크 질량의 진화, 항성 성질—을 식별하는 것.

제안 방법

• 다양한 初기 조건 하에서 거대 별의 주계열 이후 진화를 시뮬레이션하기 위해 항성 진화 모델을 사용한다.
• 임계 회전과 에딩턴 한계 근처의 회전이 디스크 형성에 미치는 영향을 분석하기 위해 회전 혼합의 역할을 분석한다.
• 최근 적초거성 단계에서 벗어난 파랑 초거성의 진화 궤적을 계산한다.
• 밀접한 이중성 시스템에서 유래한 병합 잔여물은 이중성 진화 코드를 사용하여 모델링하여 관측된 B[e] 초거성과 유사한지 평가한다.
• 모델은 허츠프룽-라수스도와 R4와 같은 알려진 B[e] 별의 디스크 성질과의 관측 제약 조건과 비교된다.
• 각 시나리오에 대해 B[e] 단계의 지속 기간, 시간적으로 통합된 디스크 질량, 그리고 단계 동안의 항성 파ameters 예측을 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 매우 질량이 크고 임계 회전에 가까운 주계열 별이 관측된 B[e] 초거성의 특성을 설명할 수 있는가?
• RQ2 최근 적초거성 가지에서 벗어난 파랑 초거성이 허츠프룽-라수스도에서 관측된 B[e] 별의 분포를 설명할 수 있는가?
• RQ3 밀접한 이중성 시스템에서 유래한 단일 별 병합 잔여물이 LMC의 스펙트럼적 B[e] 이중성 R4의 성질을 타당하게 설명할 수 있는가?
• RQ4 각 제안된 진화 경로와 관련된 고유한 관측적 서식—예를 들어 단계 지속 기간, 디스크 질량의 진화—는 무엇인가?
• RQ5 미래의 관측을 통해 각 시나리오의 예측된 특성에 기반해 세 가지 제안된 진화 시나리오를 관측적으로 구별할 수 있는가?

주요 결과

• 매우 질량이 크고 임계 회전에 가까운 주계열 별의 시나리오는 높은 회전 속도에서 질량 손실와 디스크 형성이 강화되므로 B[e] 초거성 형성에 타당한 것으로 나타났다.
• 적초거성 단계에서 전환된 파랑 초거성은 허츠프룽-라수스도에서 관측된 B[e] 별의 분포를 재현할 수 있다.
• 스펙트럼적 이중성 R4의 성질을 설명하기 위해 단일 별 병합 잔여물이 필요하다.
• 임계 회전, 적초거성 이후 진화, 병합 잔여물이라는 세 가지 제안된 시나리오는 B[e] 단계의 지속 기간과 시간적으로 통합된 디스크 질량에 대해 각각 고유한 예측을 한다.
• 이러한 예측된 관측량의 차이는 세 가지 형성 메커니즘 간의 관측적 구별 가능성을 제공한다.