[论文解读] Stellar and Wind Properties of LMC WC4 stars - A metallicity dependence for Wolf-Rayet mass-loss rates

P. A. Crowther, Luc Dessart+3 more|ArXiv.org|Jun 14, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 48被引用 118

一句话总结

本研究利用改进的紫外（FUSE、HST）和地面（MSSSO、NTT）光谱数据，结合包含谱线遮蔽和风区团的先进模型大气，重新评估了六颗大麦哲伦云WC4型沃尔夫-拉叶星的恒星和风特性。研究发现质量损失率与金属量呈~Z^0.5的依赖关系，解释了大麦哲伦云中风密度较低及亚型分布不同于银河系的原因，且大麦哲伦云WC4型星的预超新星质量为11–19 M☉，与SN 1998bw等Ic型超新星前身星一致。

ABSTRACT

We use ultraviolet space-based (FUSE, HST) and optical/IR ground-based (2.3m MSSSO, NTT) spectroscopy to determine the physical parameters of six WC4-type Wolf-Rayet stars in the Large Magellanic Cloud. Stellar parameters are revised significantly relative to Grafener et al. (1998) based on improved observations and more sophisticated model atmosphere codes, which account for line blanketing and clumping. We find that stellar luminosities are revised upwards by up to 0.4 dex, with surface abundances spanning a lower range of 0.1

研究动机与目标

• 利用高分辨率紫外和光学/红外光谱重新评估大麦哲伦云WC4型星的物理参数。
• 通过在模型大气中引入风区团和谱线遮蔽，解决先前质量损失率估算中的不一致性。
• 通过比较金属量相近且具有相似光度和元素丰度的大麦哲伦云与银河系WC星，研究沃尔夫-拉叶星质量损失率的金属量依赖性。
• 确定大麦哲伦云与银河系WC星的预超新星质量，评估其与Ic型超新星前身星的一致性。
• 阐明风密度与温度在定义WC型光谱亚型中的作用，特别是C iii λ5696线的敏感性。

提出的方法

• 获取了六颗大麦哲伦云WC4型星的远紫外（FUSE）及光学/红外（HST、MSSSO、NTT）光谱，包括窄带测光数据。
• 应用包含谱线遮蔽和风区团的先进模型大气代码（Hillier & Miller 1998）以拟合观测到的光谱特征。
• 采用合成光谱拟合方法推导恒星参数：有效温度、光度、质量损失率及表面元素丰度（C/He、O/He）。
• 将结果与已知距离的银河系WC5–8型星进行比较，使用相同的建模技术以确保一致性。
• 利用演化模型估算当前质量和预超新星质量，考虑风暗化效应的影响。
• 量化C iii λ5696线对风密度的敏感性，以解释大麦哲伦云与银河系WC星之间亚型差异的原因。

实验结果

研究问题

• RQ1 包含区团和谱线遮蔽的改进模型大气如何影响大麦哲伦云WC4型星的光度和质量损失率估算？
• RQ2 通过比较大麦哲伦云与银河系WC星，质量损失率对金属量的依赖关系如何？
• RQ3 为何大麦哲伦云WC4型星的风密度系统性低于银河系WC5–8型星，尽管其表面丰度和光度相近？
• RQ4 风密度在多大程度上决定WC型星的光谱亚型分布，而非温度？
• RQ5 大麦哲伦云WC4型星的预超新星质量估算是否与Ic型超新星（如SN 1998bw）所需的条件一致？

主要发现

• 与Gräfener et al. (1998)相比，大麦哲伦云WC4型星的恒星光度被向上修正达0.4 dex，现达到~10^5.7 L☉。
• 由于引入了风区团效应，质量损失率低于先前估算值，大麦哲伦云WC4型星的风密度比银河系WC5–8型星低约0.2 dex。
• 推断出质量损失率与金属量存在~Z^0.5的依赖关系，解释了大麦哲伦云（Z ~ 0.4 Z☉）中风密度较低的现象，而银河系中则较高。
• C iii λ5696线对风密度高度敏感，是区分WC4与WC7亚型的主要诊断工具，温度起次要作用。
• 大麦哲伦云WC4型星的预超新星质量估算为11–19 M☉，与SN 1998bw（GRB 980425）所要求的14 M☉最小CO核心质量一致。
• 已知距离的银河系WC星当前质量为7–14 M☉，支持其作为SN 1997ef等明亮Ic型超新星前身星的角色。