[論文レビュー] The VLT-FLAMES Tarantula Survey XII. Rotational velocities of the single O-type stars

O. H. Ramírez-Agudelo, S. Simón‐Díaz+16 more|UvA-DARE (University of Amsterdam)|Sep 11, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 69被引用数 113

ひとこと要約

本研究は、VLT-FLAMES Tarantula調査による高分解能分光観測を用いて、30 Doradus領域に位置する216個のおそらく単一のO型星の予想される回転速度（vₑsin i）を分析した。その結果、約80 km s⁻¹に位置する低速ピークと、最大約600 km s⁻¹まで延びる高速度尾を示す二峰性分布が明らかになった。これは、サンプルの20％が高速回転星であることを示しており、高速度星の起源として二重星相互作用が支配的である可能性を示唆し、長期間持続するガンマ線バースト（LGRB）の起源として単一星進化モデルに疑問を呈するものである。

ABSTRACT

Aims. Using ground based multi-object optical spectroscopy obtained in the framework of the VLT-FLAMES Tarantula Survey (VFTS), we aim to establish the (projected) rotational velocity distribution for a sample of 216 presumably single O-type stars in 30 Doradus (30 Dor). Methods. We measured projected rotational velocities, \vrot, by means of a Fourier transform method and a profile fitting method applied on a set of isolated spectral lines. We also used an iterative deconvolution procedure to infer the probability density, $ m{P(\veq)}$, of the equatorial rotational velocity, \veq. Results. The distribution of \vrot\ shows a two-component structure: a peak around 80 \kms\ and a high-velocity tail extending up to $\sim$600 \kms. This structure is also present in the inferred distribution $ m{P(\veq)}$ with around 80% of the sample having 0 $

研究の動機と目的

• 30 Doradus領域におけるおそらく単一のO型星の大規模で均一なサンプルの投影回転速度（vₑsin i）の分布を特定すること。
• スペクトル型、光度クラス、視野内での空間的位置に基づくサブグループにおける回転速度の変動を調査すること。
• 繰り返しのデコンボリューションを用いて、回転速度の固有確率密度関数P(vₑ)を再構築し、星風と角運動量損失が回転減速機構に果たす役割を評価すること。
• 観測された回転速度分布が、長期間持続するガンマ線バースト（LGRB）母体の進化的起源に与える含意を評価すること。
• 高速度尾が単一星進化と整合的であるか、あるいは主に二重星相互作用に起因するものであるかを評価すること。

提案手法

• 高分解能の可視光分光スペクトルからの孤立した線を用いて、フーリエ変換法およびプロファイルフィッティング法によりvₑsin iを測定した。
• 観測されたvₑsin i分布から、回転速度の固有確率密度関数P(vₑ)を再構築するために繰り返しデコンボリューション手順を適用した。
• 径速度の安定性と分光的二重星の兆候の不在に基づいて単一星と特定された216個のO型星のサンプルを用いた。
• 30 Doradus領域内におけるスペクトル型、光度クラス、空間位置ごとの回転速度分布を分析した。
• 推定されたP(vₑ)分布を単一星進化と二重星相互作用モデルの理論的期待値と比較した。
• 高速度尾がLGRB母体シナリオに与える含意、特に金属量と二重星進化の役割を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 30 Doradusにおける単一O型星の固有回転速度分布（P(vₑ)）はどのようなものか。また、二峰性構造を示すか？
• RQ2 単一O型星における星風と質量損失が、初期の臨界回転速度から観測された回転速度へと減速させる要因として、どの程度寄与しているか？
• RQ3 vₑsin iにおける高速度尾（最大約600 km s⁻¹）は単一星進化と整合的か、それとも主に二重星相互作用に起因するものか？
• RQ4 30 DoradusにおけるO型星のうち、vₑ > 300 km s⁻¹を満たす割合はどの程度か。また、スペクトル型や空間的位置によってその割合はどのように変化するか？
• RQ5 高速回転星の存在は、長期間持続するガンマ線バースト母体の低金属量環境要件を覆すものか？

主な発見

• vₑsin i分布は、約80 km s⁻¹に明確なピークと最大約600 km s⁻¹まで延びる高速度尾を示す二峰性構造を示している。
• サンプルの約80％は等周回転速度（vₑ）が300 km s⁻¹以下であり、残りの20％はvₑ > 300 km s⁻¹の高速回転星である。
• 推定されたP(vₑ)分布は二峰性を確認しており、低速度ピークは以前のLMC調査と整合的であり、高速度尾は急速に回転する星の有意な集団を示している。
• 観測された回転速度分布は、星風のみでは、初期に臨界回転に近い状態から、進化の最初数百万年以内に観測された回転速度へと減速させることは不十分であることを示唆している。
• 高速度尾は、サンプルに径速度変動が認められないことから、主に二重星相互作用の産物（例えば合体二重星や質量移動の結果生成物）によって支配されている可能性が高い。
• 高速度尾が二重星相互作用の産物にのみ由来する場合、長期間持続するガンマ線バースト母体の単一星進化経路は著しく縮小され、あるいは除外されると考えられ、金属量依存性を除いて二重星そのものが金属量依存的である場合を除いては、その可能性は低い。