[论文解读] Spectral Identification of New Galactic cLBV and WR Stars

Guy S. Stringfellow, V. V. Gvaramadze+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 12, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 3

一句话总结

本研究通过斯皮策和WISE巡天中检测到的致密星周云气的近红外光谱，识别出50个新的银河系候选明亮蓝变星（cLBVs）及若干沃尔夫-拉叶（WR）星。结果证实，星周云气是大质量演化星的关键指示标志，其光谱特征与已知的LBVs和WR星相似，表明银河系中存在大量尚未被发现的cLBVs。

ABSTRACT

We have undertaken a near-IR spectral survey of stars associated with compact nebulae recently revealed by the Spitzer and WISE imaging surveys. These circumstellar nebulae, produced by massive evolved stars, display a variety of symmetries and shapes and are often only evident at mid-IR wavelengths. Stars associated with ~50 of these nebulae have been observed. We also obtained recent spectra of previously confirmed (known) luminous blue variables (LBVs) and candidate LBVs (cLBVs). The spectral similarity of the stars observed when compared directly to known LBVs and Wolf-Rayet (WR) stars indicate many are newly identified cLBVs, with a few being newly discovered WR stars, mostly of WN8-9h spectral type. These results suggest that a large population of previously unidentified cLBVs and related transitional stars reside in the Galaxy and confirm that circumstellar nebulae are inherent to most (c)LBVs.

研究动机与目标

• 通过其相关的星周云气作为标志，识别并分类大质量演化星，特别是cLBVs和WR星。
• 针对光学观测中因高消光和固有变异性导致的探测挑战，聚焦于中红外和近红外发射特征以实现探测。
• 通过光谱确认来自斯皮策和WISE云气星表的候选体，扩展已知的银河系cLBVs和WR星群体。
• 通过分析Fe ii发射线和线轮廓变化等光谱特征，研究cLBVs的演化状态。
• 确定Fe ii缺乏的光谱是否指示热S Dor相位或向WN型星的演化转变。

提出的方法

• 对斯皮策MIPSGAL和GLIMPSE巡天中识别出的致密星周云气内的恒星开展近红外光谱调查。
• 利用大型望远镜（包括APO、ESO-VLT、NASA-IRTF和帕洛玛-海尔望远镜）获取的高分辨率近红外光谱。
• 将观测光谱与已知LBV和WR星模板进行比较，以分类中心恒星的演化状态。
• 分析H、He i、Mg ii、Na i、Fe ii和[Fe ii]发射线等光谱特征，以识别cLBV和WR星的特征。
• 利用多历元和多波段成像（如8 μm、24 μm、2MASS Ks、I波段）确认源关联性并探测光学对应体。
• 应用统计与光谱相似性分析，基于发射线轮廓和强度对恒星进行cLBV或WR星分类。

实验结果

研究问题

• RQ1 在斯皮策和WISE巡天中检测到的致密星周云气中，有多少个是此前未被识别的cLBVs和WR星？
• RQ2 Fe ii 2.089 μm发射线等光谱特征在多大程度上与cLBVs的演化状态相关？
• RQ3 Fe ii缺乏的cLBV光谱是否可指示向更热的WN型相位转变或处于活跃的热S Dor周期？
• RQ4 中红外云气作为银河系中识别大质量演化星的标志，其可靠性如何？
• RQ5 在与致密星周云气相关的恒星中，观测到的光谱多样性具有何种演化意义？

主要发现

• 通过与已知LBVs的光谱相似性，本调查识别出约50个新的候选明亮蓝变星（cLBVs）。
• 发现了若干新的沃尔夫-拉叶星，主要为WN8-9h光谱型，依据其特征发射线确定。
• 大多数cLBVs中检测到Fe ii 2.089 μm发射线，但在MN 96、MN 112和MN 76等恒星中未检测到，表明其可能处于热S Dor相位或正向WN型星演化。
• MN 112的光谱与光学波段的P Cygni几乎完全相同，但在K波段缺乏Fe ii发射线，表明其发射区温度更高。
• 与云气MN 80相关的恒星先前被误分类为G7 I，表明可能观测到了不同源体，或发生了剧烈的光谱变化。
• 使用SALT进行的光学后续光谱观测证实，新发现的两颗中心恒星的光谱与P Cygni高度相似，支持其LBV分类。