[論文レビュー] The VLT-FLAMES Tarantula Survey XXII. Multiplicity properties of the B-type stars

P. R. Dunstall, P. L. Dufton+8 more|UvA-DARE (University of Amsterdam)|May 26, 2015

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 35被引用数 73

ひとこと要約

本研究では、VLT-FLAMES Tarantula Surveyを用いて、30 Doradus領域の408個のB型星の複数エポック分光観測を分析し、その分光連星特性を特定した。観測された連星率は25% ± 2%であり、観測バイアスを補正した結果、内在的連星率は58% ± 11%に達する。これは、30 DoradusのB型星がO型星と同様の連星性を示しており、質量星の前身星において広範な連星相互作用が存在することを示唆している。

ABSTRACT

We investigate the multiplicity properties of 408 B-type stars observed in the 30 Doradus region of the Large Magellanic Cloud with multi-epoch spectroscopy from the VLT-FLAMES Tarantula Survey (VFTS). We use a cross-correlation method to estimate relative radial velocities from the helium and metal absorption lines for each of our targets. Objects with significant radial-velocity variations (and with an amplitude larger than 16 km/s) are classified as spectroscopic binaries. We find an observed spectroscopic binary fraction (defined by periods of <10^3.5 d and mass ratios >0.1) for the B-type stars, f_B(obs) = 0.25 +/- 0.02, which appears constant across the field of view, except for the two older clusters (Hodge 301 and SL 639). These two clusters have significantly lower fractions of 0.08 +/- 0.08 and 0.10 +/- 0.09, respectively. Using synthetic populations and a model of our observed epochs and their potential biases, we constrain the intrinsic multiplicity properties of the dwarf and giant (i.e. relatively unevolved) B-type stars in 30 Dor. We obtain a present-day binary fraction f_B(true) = 0.58 +/- 0.11, with a flat period distribution. Within the uncertainties, the multiplicity properties of the B-type stars agree with those for the O stars in 30 Dor from the VFTS.

研究の動機と目的

• 複数エポック分光観測を用いて、30 Doradus領域のB型星の観測された分光連星率を特定すること。
• 径速度変動の検出における観測バイアスを補正し、未発達のB型星の内在的連星率を推定すること。
• 同じ領域におけるO型星と比較して、B型星の連星性特性を評価し、質量星進化における連星の役割を検討すること。
• 合成集団モデリングを用いて、30 DoradusのB型連星の周期分布および質量比分布を制約すること。
• 連星相互作用が質量星の進化経路および超新星前身星集団に与える影響を評価すること。

提案手法

• 各B型星について、ヘリウムおよび金属吸収ラインの相互相関を用いて相対的径速度を測定する。
• 軌道運動に一致する16 km s⁻¹を超える径速度変動を示す星を分光連星と特定する。
• 観測バイアスを補正するため、モンテカルロ的合成集団モデリング手法を適用する。
• 内在的連星率、周期分布（πでパrameter化）、質量比分布（κでパrameter化）を同時に制約するため、グローバル妥当性関数を用いる。
• モデル比較に基づき、VFTS調査におけるB型連星の検出確率を40% ± 10%と推定する。
• 観測されたおよびシミュレートされた径速度振幅の累積分布および変動 timescale を比較し、モデルパラメータの妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 複数エポック分光観測に基づくVLT-FLAMESデータから、30 Doradus領域のB型星の観測された分光連星率は何か？
• RQ2 観測バイアスを補正した後、未発達のB型星の内在的連星率は何か？
• RQ3 30 DoradusにおけるB型連星の周期分布および質量比分布は、同じ領域のO型星とどのように異なるか？
• RQ4 30 DoradusにおけるB型星の連星性特性は、O型星とどの程度一致するか？また、これは質量星進化にどのような意味を持つのか？
• RQ5 現在単星と分類されている星のうち、検出限界のため解明できない連星である可能性がある割合はどれくらいか？

主な発見

• 30 DoradusにおけるB型星の観測された分光連星率は25% ± 2%であり、2つの古い集団（Hodge 301およびSL 639）では著しく低下している（それぞれ0.08 ± 0.08および0.10 ± 0.09）。
• 観測バイアスを補正した結果、未発達のB型星の内在的連星率は58% ± 11%と推定され、生まれた段階で連星系が広く存在していることが示された。
• B型連星の周期分布は平坦な分布と整合的であり、好ましい周期範囲の明確な証拠はない。
• 質量比分布は poorly constrained であり、最良のフィットではκ ≈ -0.5 dexとなるが、不確実性が大きく、系統的バイアスが結果に影響している可能性がある。
• VFTS調査におけるB型連星の検出確率は40% ± 10%と推定され、約半数の連星が検出されない可能性がある。
• B型星の連星性特性は、30 DoradusにおけるO型星と一致しており、連星相互作用が質量星の前身星の大部分に影響を与えていることを示唆している。