[論文レビュー] The galactic unclassified B[e] star HD 50138 III. The short-term line profile variability of its photospheric lines

M. Borges Fernandes, M. Kraus+5 more|arXiv (Cornell University)|Oct 9, 2012

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 30被引用数 9

ひとこと要約

本研究は、HERMES機器を用いた高分解能分光観測により、分類未定のB[e]型星HD 50138の光球線における短期的線幅プロファイル変動を分析している。急速で周期的でない変動が確認され、星 spots や自転とは整合しないことから、脈動が原因である可能性が示唆される。マクロタービュランスおよび進化的状態の特徴も、B型星の中での複雑で移行的性質を強調している。

ABSTRACT

HD 50138 presents the B[e] phenomenon, but its nature is not clear yet. This star is known to present spectral variations, which have been associated with outbursts and shell phases. We analyze the line profile variability of HD 50138 and its possible origin, which provide possible hints to its evolutionary stage, so far said to be close to the end of (or slightly beyond) the main sequence. New high-resolution spectra of HD 50138 obtained with the HERMES spectrograph over several nights (five of them consecutively) were analyzed, allowing us to confirm short-term line profile variability. Our new data show short-term variations in the photospheric lines. On the other hand, purely circumstellar lines (such as [O I] lines) do not show such rapid variability. The rotational velocity of HD 50138, V_rot = 90.3 +- 4.3 km/s, and the rotation period, P = 3.64 +- 1.16 d, were derived from the He II 4026A photospheric line. Based on the moment method, we confirm that the origin of this short-term line profile variability is not stellar spots, and it may be caused by pulsations. In addition, we show that macroturbulence may affect the profiles of photospheric lines, as is seen for B supergiants. The location of HD 50138 at the end of (or slightly beyond) the main sequence, the newly detected presence of line profile variability resembling pulsating stars, and macroturbulence make this star a fascinating object.

研究の動機と目的

• 分類未定のB[e]型星HD 50138の光球線における短期的線幅プロファイル変動の原因を調査すること。
• 変動が星 spots や自転、あるいは内部大気過程によって駆動されているかどうかを特定すること。
• マクロタービュランスおよび脈動的挙動が観測されたスペクトル変動をどのように形作っているかを評価すること。
• 運動学的およびスペクトル的特徴を分析することで、HD 50138の進化的状態を明確にすること。
• B[e]星、Be星、そして主系列後期進化との関連を理解するための観測的制約を提供すること。

提案手法

• 8日間にわたり、メルカトル望遠鏡に搭載されたHERMES分光計を用いて、HD 50138の高分解能可視光分光スペクトル（R ≈ 85,000）を取得。そのうち5日間連続で観測を行った。
• 自動データ低減処理にHermesDRSパイプラインを適用し、局所フレーム補正および波長校正を実施。
• 線幅プロファイルの変動を分析するためのモーメント法を用い、時間経過に伴う径方向速度および線対称性の変化を追跡した。
• 光球線（例：He i λ4026、Si ii）と周囲星間物質線（例：[O i]）の変動を比較することで、星の大気的要因に起因する変動を分離した。
• He i λ4026線のプロファイルから、自転速度（v_rot = 90.3 ± 4.3 km s⁻¹）および自転周期（P = 3.64 ± 1.16 d）を導出した。
• 観測された線幅プロファイルとモデル期待値を比較することで、マクロタービュランスが光球線幅プロファイルに与える影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HD 50138の光球線で観測された短期的変動の原因は何か？
• RQ2 観測された線幅プロファイル変動は、星の自転またはspots などの表面不均一性と関連しているか？
• RQ3 マクロタービュランスが、HD 50138の光球線幅プロファイルの解釈にどのように影響を及ぼしているか？
• RQ4 観測された変動は脈動的メカニズムによって説明可能であり、星の進化的状態にどのような含意をもたらすか？
• RQ5 HD 50138のスペクトル的特徴は、既知の脈動的Be星やB超巨星とどのように比較できるか？

主な発見

• HD 50138の光球線における短期的線幅プロファイル変動が確認され、自転周期（3.64日）とは関連しない、急速な径方向速度変化（例：26時間未満で-5 km s⁻¹から+10 km s⁻¹へ）が観測された。
• 変動は、星の大気上層部または光球面近傍で形成される線で最も顕著であり、純粋に周囲星間物質由来の線（例：[O i]）は安定している。
• モーメント法により、星spots が変動の原因である可能性は排除された。spots 由来の変動はヘリウム線と金属線で異なる挙動を示し、自転と相関するはずである。
• HD 50138の自転速度は v_rot = 90.3 ± 4.3 km s⁻¹ であり、自転周期は P = 3.64 ± 1.16 d である。
• 光球線にマクロタービュランスが存在しており、これはB超巨星に見られる特徴であるため、主系列後期またはその近辺の進化的状態を示唆している。
• 観測された変動パターンは脈動星に類似しており、HR図における星の位置は、脈動を示すことが知られる晩期Be星と整合的である。