[논문 리뷰] The VLT-FLAMES Tarantula Survey XVIII. Classifications and radial velocities of the B-type stars

C. J. Evans, M. Kennedy외 15명|UvA-DARE (University of Amsterdam)|2015. 01. 16.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 74인용 수 32

한 줄 요약

이 논문은 VLT-FLAMES Tarantula Survey의 데이터를 사용하여 대마젤란은하의 30Doradus 영역에 있는 438개의 B형 항성에 대한 스펙트럼 분류와 도래 속도를 제시한다. 도래 속도의 비정상성에 기반해 9개의 후보 달리기 항성을 식별하였으며, VFTS 358은 과거 이중성 상호작용의 흔적을 보여주는 극단적인 성질을 보이며, 30Dor의 시스템적 속도는 271.6 ± 12.2 km s⁻¹로 유도되었다.

ABSTRACT

We present spectral classifications for 438 B-type stars observed as part of the VLT-FLAMES Tarantula Survey (VFTS) in the 30 Doradus region of the Large Magellanic Cloud. Radial velocities are provided for 307 apparently single stars, and for 99 targets with radial-velocity variations which are consistent with them being spectroscopic binaries. We investigate the spatial distribution of the radial velocities across the 30 Dor region, and use the results to identify candidate runaway stars. Excluding potential runaways and members of two older clusters in the survey region (SL 639 and Hodge 301), we determine a systemic velocity for 30 Dor of 271.6 +/- 12.2 km/s from 273 presumed single stars. Employing a 3-sigma criterion we identify nine candidate runaway stars (2.9% of the single stars with radial-velocity estimates). The projected rotational velocities of the candidate runaways appear to be significantly different to those of the full B-type sample, with a strong preference for either large (>345 km/s) or small (<65 km/s) rotational velocities. Of the candidate runaways, VFTS 358 (classified B0.5: V) has the largest differential radial velocity (-106.9 +/- 16.2 km/s), and a preliminary atmospheric analysis finds a significantly enriched nitrogen abundance of 12+log(N/H) > ~8.5. Combined with a large rotational velocity (vsini = 345 +/- 22 km/s), this is suggestive of past binary interaction for this star.

연구 동기 및 목표

• 438개의 B형 항성에 대한 종합적인 스펙트럼 분류를 제공함. 이 중 다수는 이전에 분류가 되어 있지 않았다.
• 단일 B형 항성과 도래 속도 변동을 보이는 항성의 도래 속도를 측정하여 이중성 항성과 달리기 항성을 식별함.
• 단일 항성으로 간주되는 샘플을 사용하여 30Dor 영역의 시스템적 도래 속도를 결정함.
• 후보 달리기 항성의 운동학적 및 회전 성질을 조사하여 그 탄도 메커니즘을 평가함.

제안 방법

• 고해상도 광학 스펙트로스코피를 사용하여 스펙트럼 분류를 수행함. 데이터는 VLT-FLAMES Tarantula Survey에서 확보됨.
• 각 항성의 다수의 스펙트럼 선을 기반으로 가중 평균 및 표준편차 계산(논문의 식 1 및 2)을 통해 도래 속도를 유도함.
• 다중 에포크 도래 속도 측정을 통해 변동성을 평가하고 이중성 항성을 식별함.
• 도래 속도의 이심도가 달리기 상태를 시사하는 항성을 탐지하기 위해 3-σ 기준을 적용함.
• 후보 달리기 항성과 전체 B형 항성 샘플 간의 투영 회전 속도(v sin i)를 비교함.
• 특정 후보 달리기 항성(예: VFTS 358)의 대기 파rameter와 질소 농도를 추정함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 예상 단일 B형 항성 샘플을 사용하여 30Dor 영역의 시스템적 도래 속도는 얼마인가?
• RQ2 VFTS 샘플 내에서 도래 속도 이상이 달리기 항성과 일치하는 B형 항성은 몇 개인가?
• RQ3 후보 달리기 항성의 투영 회전 속도는 일반 B형 항성 집단과 통계적으로 다를까?
• RQ4 가장 극단적인 후보 달리기 항성인 VFTS 358에서 과거 이중성 상호작용의 증거는 무엇인가?

주요 결과

• 273개의 예상 단일 B형 항성 샘플을 사용하여 30Dor의 시스템적 도래 속도는 271.6 ± 12.2 km s⁻¹로 측정됨.
• 3-σ 도래 속도 이심도 기준을 사용하여 9개의 후보 달리기 항성을 식별하였으며, 이는 단일 항성 샘플의 2.9%에 해당함.
• 후보 달리기 항성은 투영 회전 속도에 대해 이중 첨두 분포를 보이며, v sin i ≤ 65 km s⁻¹ 또는 ≥ 345 km s⁻¹를 강하게 선호함.
• 가장 큰 도래 속도 이심도(−106.9 ± 16.2 km s⁻¹)를 보인 VFTS 358는 345 ± 22 km s⁻¹의 높은 v sin i와 강화된 질소 농도(12 + log(N/H) ≥ 8.5)를 보임.
• VFTS 358에서 높은 회전 속도와 질소 농도 증가의 조합은 과거 이중성 시스템 내 질량 이동의 흔적을 시사함.
• 샘플의 도래 속도 산란도 및 운동학적 성질은 30Dor에서 달리기 항성을 생성하는 데 동역학적 탄도와 이중성 진화의 역할을 지지함.