[論文レビュー] Stellar Properties of Embedded Protostars

R. J. White, Thomas P. Greene+3 more|arXiv (Cornell University)|Apr 4, 2006

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、高分散分光法とSEDモデリングを用いて、まだ質量を降着している埋め込まれた若い星（クラスIプロト星）の星間物性および降着特性を分析している。クラスI星はT Tauri星（クラスII）と同等の質量および年齢を持つが、平均的な降着率が高く、回転速度も速いため、断続的な質量降着が起こっており、方位角や包みの影響によって誤分類されている可能性があることが示唆される。

ABSTRACT

(Abridged) High dispersion spectrographs on large aperture telescopes have recently allowed observers to study the stellar and accretion properties of deeply embedded young stars, commonly referred to as Class I stars. We summarize these newly determined properties and compare them with observations of more optically revealed Class II (T Tauri) stars. Class I stars have spectral types and stellar luminosities similar to those of Class II stars, suggesting similar masses and ages. Estimates of stellar luminosity and age, however, are especially uncertain given the large extinctions, scattered light emission and continuum excesses typical of Class I stars. Several candidate Class I brown dwarfs are identified. Class I stars appear to rotate more rapidly than T Tauri stars, by roughly a factor of 2. Likewise, Class I disk accretion rates are only a factor of two larger than those of T Tauri stars, less than the mass infall rates predicted by envelope models by 1-2 orders of magnitude. In at least a few cases the discrepancy appears to be caused by T Tauri stars being misclassified as Class I stars because of their edge-on disk orientation. Stars where the envelope density and infall velocity have been determined directly and unambiguously imply that stellar mass is not acquired in a steady-state fashion, but instead through brief outbursts of enhanced accretion. If some Class I stars are in fact as old as T Tauri stars, replenishment may be necessary to sustain the long-lived envelopes, possibly via continued dynamical interactions with cloud material.

研究の動機と目的

• 高い減光と散乱光がある中で、埋め込まれたクラスIプロト星の星間物性（質量、光度、年齢）を特定すること。
• クラスII（T Tauri星）星と比較して、クラスI星の降着率および回転速度を評価し、進化の違いを検討すること。
• 観測されたディスク降着率と理論的な包み降着率との乖離が、断続的降着または誤分類を示唆するかを調査すること。
• クラスI褐色矮星の候補を特定し、星間プロト星と比較してその物性を評価すること。
• 異なる星形成領域（例：Taurus-Auriga と ρ Ophiuchi）を比較することで、環境的要因が降着および進化状態に与える影響を評価すること。

提案手法

• 大型口径望遠鏡を用いた高分散分光法により、星間温度（Teff）および表面重力（log g）を測定し、発光線（例：Brγ）を用いて降着率を算出する。
• 合成スペクトルモデリングを適用して表面重力および半径を導出し、進化曲線を用いた年齢推定を改善する。
• 2–25 μmのスペクトルエネルギー分布（SED）を分析し、α（赤外線勾配）およびTbol（全波長放射温度）を用いて星をクラスI、クラスII、または遷移的I/IIに分類する。
• 観測されたディスク降着率（Brγおよび連続スペクトルの過剰）と、モデル（例：Adams et al. 1987; Whitney et al. 1997）からの理論的包み降着率を比較する。
• VLBIおよび散乱光イメージングを用いて包みの幾何学的形状と方位を評価し、縁側のディスク効果によるバイアスを低減する。
• 複数の星形成領域（例：Taurus-Auriga、ρ Ophiuchi）を比較して統計的分析を行い、環境依存性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高い減光と散乱光がある中で、クラスIプロト星の推定星間質量および年齢は、クラスIIのT Tauri星と整合的か？
• RQ2 クラスI星はクラスII星と比較して、系統的に高いディスク降着率を示すか？ もしそうであるなら、これは進化段階の違いか、観測バイアスによるものか？
• RQ3 モデルから導かれた包み降着率が観測されたディスク降着率をどれほど上回るか？ これは降着歴に何を示唆するか？
• RQ4 縁側のディスク（例：縁側）の影響によって、T Tauri星が誤ってクラスI星と分類される可能性はあるか？
• RQ5 環境的要因（例：乱流、ガス温度）が、クラスI星の観測物性および降着率に影響を与えている証拠はあるか？

主な発見

• クラスI星はクラスII星と同等のスペクトル型および星間光度を示しており、同程度の質量および年齢であることが示唆されるが、減光および散乱光の影響により年齢推定は依然として不確実である。
• クラスI星は平均してT Tauri星の2倍の回転速度を示しており、これは角運動量の進化の違いまたは誤分類バイアスの可能性を示唆している。
• クラスI星のディスク降着率は平均してクラスII星の数倍高く、特にρ OphiuchiではTaurus-Aurigaと比較してより顕著な乖離が観測される環境依存性の証拠がある。
• 観測されたディスク降着率は、予測された包み降着率の1～2桁低い値であり、これは定常状態の質量増加ではなく、断続的または爆発的降着を示唆している。
• 一部の事例では、包み降着率と降着率の乖離が、縁側のディスク幾何学的形状によってT Tauri星が誤ってクラスI星と分類されていることによるものであると特定された。
• 少なくとも数例のシステムでは、包み密度および降着速度の直接測定により、質量が一貫した状態で降着されているのではなく、短時間の噴出によって蓄積されていることが確認され、非単調な構築プロセスであることが示唆された。