[論文レビュー] Common Powering Mechanism of Intermediate Luminosity Optical Transients and Luminous Blue Variables

Amit Kashi, Noam Soker|arXiv (Cornell University)|Nov 4, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 5被引用数 25

ひとこと要約

本稿は、中等光度オプティカルトランスジェント（ILOTs）と主要な光度ブルーバイアリアント（LBV）の噴出を共通の駆動メカニズムで説明する。そのメカニズムは、短時間にわたる重力エネルギー放出であり、これは連星系内での急速な質量移動または合体によって生じる。エネルギー-時間図（ETD）を用いて、ILOTsとLBVsが「オプティカルトランスジェントストライプ（OTS）」に位置することを示し、高い降下率（約1 M☉ yr⁻¹）が上端エネルギー境界を説明する。このモデルにより、M31 RVにおける青方向進化が説明され、M85 OT2006が準新星である可能性は否定される。

ABSTRACT

We study recent Intermediate Luminosity Optical Transients (ILOTs) and major eruptions of Luminous Blue Variables (LBVs), and strengthen claims for a similar mechanism powering both. This process is a short duration release of gravitational energy in a binary system. In some ILOTs a merger occurs and one of the stars does not survive the transient event, e.g., V838 Mon and V1309 Sco. In some transient events a rapid and short mass transfer process takes place and the two stars survive the transient event, e.g., the Great Eruption of Eta Carinae. We study new ILOTs and reanalyze known ones in light of new observations and models. We reach our conclusion by analyzing these ILOTs using the Energy-Time Diagram (ETD) where we plot the total energy of the eruption against its eruption timescale. ILOTs and major LBV eruptions occupy the Optical Transient Stripe (OTS) in the ETD. The upper boundary of the stripe is explained by our proposed model where a main sequence (or a slightly off-main sequence) star accretes at a very high rate (

研究の動機と目的

• 中等光度オプティカルトランスジェント（ILOTs）と主要な光度ブルーバイアリアント（LBV）の噴出の物理的起源を統一する。
• 準新星と超新星の間のトランスジェントに対して一貫した駆動メカニズムが欠如している問題を解決する。
• ILOTsとLBVの噴出が、エネルギー-時間図（ETD）の共通領域、すなわち「オプティカルトランスジェントストライプ（OTS）」に位置することを示す。
• M85 OT2006が準新星であるという主張を反証し、そのエネルギー出力が極端な準新星の限界をはるかに超えていることを示す。
• 噴出後数年間にわたり観測されたM31 RVにおける青方向進化を、噴出後の降着円盤形成によって説明する。

提案手法

• ILOTsとLBVsを比較するために、全噴出エネルギーを降下 timescale に対してプロットすることでエネルギー-時間図（ETD）を構築する。
• 降着エネルギー式 $ E_{\text{acc}} \approx \eta \frac{GM_{\text{acc}} \dot{M}}{R} $ を用いて、主系列星への高降着率（$ \lesssim 1~\mathrm{M_\odot~yr^{-1}} $）によるエネルギー放出をモデル化する。
• 降着率 $ \dot{M} \lesssim 0.1 M_\odot $ yr⁻¹ の条件を適用し、OTSの上端光度を $ \sim 10^{42}~\mathrm{erg~s^{-1}} $ に設定する。
• 噴出殻の光学的薄化が $ \sim 1~\mathrm{yr} $ 以内に起こることをモデル化し、中心の降着円盤が可視化可能になる状態を実現する。
• 降着物質の高い単位角運動量を用いて、安定な円盤形成と高温放射（$ \sim 5000{-}50000~\mathrm{K} $）を予測する。
• ILOTsとLBVsの光曲線を時間スケーリング後に比較し、形状の類似性を確認することで、共通のメカニズムを支持する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ILOTsと主要なLBVの噴出は、共通の駆動メカニズムを持つのか？
• RQ2 エネルギー-時間図（ETD）を用いて、ILOTsとLBVsのエネルギー的性質を統一できるか？
• RQ3 M31 RVのような一部のILOTsが、噴出後数年で青方向進化を示すのはなぜか？
• RQ4 M85 OT2006は準新星爆発と整合的か、それともそのエネルギー出力が準新星の限界をはるかに超えているか？
• RQ5 噴出後に降着円盤が形成され、観測可能になるための物理的条件は何か？

主な発見

• ILOTsと主要なLBVの噴出は、エネルギー-時間図において「オプティカルトランスジェントストライプ（OTS）」に位置し、共通の物理的起源を示している。
• OTSの上端境界は、主系列星への降着率 $ \lesssim 1~\mathrm{M_\odot~yr^{-1}} $ による降着エネルギー放出によって説明され、最大光度は $ \sim 10^{42}~\mathrm{erg~s^{-1}} $ に達する。
• NGC 3432 OTは、弱い噴出とエネルギーの大きな噴出を2回経験しており、ILOTsとLBVsの間のギャップを埋める役割を果たす。
• M85 OT2006は、その全エネルギー（$ \sim 10^{48}~\mathrm{erg} $）が準新星の限界を1桁以上超えるため、極端な準新星でもありえない。
• M31 RVの噴出後数年における青方向進化は、$ \sim 1~\mathrm{yr} $ 以内に殻が光学的に薄くなった後に、高温の降着円盤（$ \sim 5000{-}50000~\mathrm{K} $）が形成されることによって説明される。
• 噴出後の膨張した大気の後退収縮により、降着物質が形成され、高い単位角運動量によって安定な降着円盤が形成され、その結果として高温放射が生じる。