[論文レビュー] The galactic unclassified B[e] star HD 50138. II. Interferometric constraints on the close circumstellar environment

M. Borges Fernandes, A. Meilland+8 more|arXiv (Cornell University)|Jan 25, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 23被引用数 26

ひとこと要約

本研究では、VLTIからの多波長光学・赤外干渉計測定を用いて、分類未定のB[e]星HD 50138の周囲環境を初めて解像し、その特徴を明らかにした。その結果、天球面に対して71°±7°の傾きを示すほどのほこりを含む周囲円盤が特定され、観測線方向が56°±4°の中程度の角度で観測されていることが判明した。Kバンドの全放射の61%を占めるコンパクトな高温ガス成分は、幾何学的に薄く非球対称な円盤構造がB[e]現象を引き起こしていることを示している。

ABSTRACT

HD 50138 is a southern star that presents the B[e] phenomenon, but its evolutionary stage is still not well known. This object presents spectral variability, which can be explained by outbursts or shell phases and spectropolarimetric observations have shown the presence of a non-spherically symmetric circumstellar environment that is responsible for the B[e] phenomenon. Based on recent optical long baseline interferometric observations from the VLTI/MIDI and VLTI/AMBER, and also from the Keck segment-tilting experiment, we study the structure of the circumstellar environment of HD 50138, through a geometrical analytical modeling, also using the recent LITpro software and considering a large space of parameters. We resolve and describe its circumstellar geometry for the first time in detail. The presence of a dusty circumstellar disk with an orientation onto the sky-plane of 71+-7 degrees, which is perpendicular to the polarimetric measurements from the literature, was derived. We also derived that HD 50138 is seen under an intermediate angle related to the line of sight, 56+-4 degrees. In addition, the structure of the disk and the flux contributions of the gas and dust components is discussed.

研究の動機と目的

• HD 50138、銀河系に属する分類未定のB[e]星で、進化段階が不明であるが、その周囲環境の幾何的構造を特定すること。
• 高分解能干渉計測定データを用いて、HD 50138の近傍におけるほこりとガス成分の空間的分布を解明すること。
• Hバンド、Kバンド、Nバンドにおける多波長干渉計測定を用いて、周囲円盤の姿勢と幾何的構造を制約すること。
• 赤外バンドにおける星、ガス、ほこり成分の放射フラックス寄与度を定量化すること。
• 観測された偏光およびスペクトル変動を、非球対称かつ非対称な周囲環境を説明できる物理的円盤モデルと一致させること。

提案手法

• 長基線干渉計測定データをVLTI/MIDIおよびVLTI/AMBER機器から取得し、Keckのセグメント傾き実験データを併用して高分解能を達成した。
• LITproソフトウェアを用いてパラメータ空間の探索を実施し、Hバンド、Kバンド、Nバンドにおける可視度およびクロージャー位相データに幾何的解析モデルを適合させた。
• 星、高温ガス（コンパクト）、ほこりを含む円盤の個別成分をモデル化し、サイズ、離心率、位置角、傾きを自由パラメータとした。
• 2MASSの光度測定とVLTI/MIDIスペクトルを用いて、Hバンド、Kバンド、Nバンドの観測放射フラックスを適合させ、各成分の相対的寄与度を導出した。
• 主要軸の向きと成分の扁平度を用いて、円盤の幾何的構造と偏光測定データとの整合性を推定した。
• 得られた円盤幾何構造と観測された偏光および発光線プロファイルを比較することで、線方向の傾きを制約した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 干渉計測定によって明らかにされたHD 50138の周囲環境の幾何的構造は何か？
• RQ2 ほこりとガス成分は空間的にどのように分布しているか。それぞれのHバンド、Kバンド、Nバンドにおけるフラックス寄与度は何か？
• RQ3 周囲円盤の線方向に対する傾きは何か。偏光測定と比較するとどうなるか？
• RQ4 Kバンドのコンパクト成分は高温ガス放射と整合的か。その形状から円盤運動の性質はどのように示唆されるか？
• RQ5 観測されたスペクトル変動および偏光は、幾何学的に薄く非球対称な円盤モデルで説明可能か？

主な発見

• HD 50138の周囲環境は、干渉計測定によって初めて解像され、ほこりを含む周囲円盤が特定された。
• 円盤は天球面に対して71°±7°の傾きを示し、Nバンド放射の主要軸と整合的である。
• 線方向の傾きは56°±4°であり、中程度の観測角度であることが判明し、これにより観測されたスペクトル変動が説明できる。
• FWHM = 5.1±1.1 mas（2.6 AU）のコンパクト成分がKバンド全放射の61%±6%を占め、円盤または風からの高温ガス放射と解釈される。
• ガス成分の扁平度は1.7±0.3であり、10.7 µmにおけるほこり円盤の扁平度1.82±0.02と整合的で、共存する円盤構造を支持する。
• Hバンド、Kバンド、Nバンドのフラックス寄与度から、Nバンドの放射は主にほこりが支配しており、Kバンドではガスが支配的であり、星の寄与度は赤外域で最小であることが判明した。