[논문 리뷰] X-Shooter spectroscopy of young stellar objects in Lupus. Atmospheric parameters, membership and activity diagnostics

A. Frasca, K. Biazzo외 5명|arXiv (Cornell University)|2017. 03. 03.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 72인용 수 37

한 줄 요약

이 연구는 루푸스 성성 영역의 102개의 젊은 별성 물체에 대해 X-Shooter 스펙트로스코피를 사용하여 대기 파arameters, 도전 속도, 활성/적축 진단을 유도한다. 도전 속도와 중력의 불일치를 통해 13개의 비회원을 식별하였으며, Class III YSO는 오직 크로모스피어 Hα 방출만을 보임을 확인하였고, 선 빛강도와 적축 빛강도 사이의 밀접한 상관관계를 입증하여 이전 연구에서의 校정 효과를 배제하였다.

ABSTRACT

A homogeneous determination of basic stellar parameters of young stellar object (YSO) candidates is needed to confirm their evolutionary stage, membership to star forming regions (SFRs), and to get reliable values of the quantities related to chromospheric activity and accretion. We used the code ROTFIT and synthetic BT-Settl spectra for the determination of the atmospheric parameters (Teff and logg), the veiling, the radial (RV) and projected rotational velocity (vsini), from X-Shooter spectra of 102 YSO candidates in the Lupus SFR. We have shown that 13 candidates can be rejected as Lupus members based on their discrepant RV with respect to Lupus and/or the very low logg values. At least 11 of them are background giants. The spectral subtraction of inactive templates enabled us to measure the line fluxes for several diagnostics of both chromospheric activity and accretion. We found that all Class-III sources have H$α$ fluxes compatible with a pure chromospheric activity, while objects with disks lie mostly above the boundary between chromospheres and accretion. YSOs with transitional disks displays both high and low H$α$ fluxes. We found that the line fluxes per unit surface are tightly correlated with the accretion luminosity ($L_{ m acc}$) derived from the Balmer continuum excess. This rules out that the relationships between $L_{ m acc}$ and line luminosities found in previous works are simply due to calibration effects. We also found that the CaII-IRT flux ratio, $F_{8542}/F_{8498}$, is always small, indicating an optically thick emission source. The latter can be identified with the accretion shock near the stellar photosphere. The Balmer decrement reaches instead, for several accretors, high values typical of optically thin emission, suggesting that the Balmer emission originates in different parts of the accretion funnels with a smaller optical depth.

연구 동기 및 목표

• 루푸스의 젊은 별성 물체에 대해 일관성 있게 대기 온도(Teff), 표면중력(log g), veiling, 도전 속도, v sin i를 결정하기 위해.
• 도전 속도와 표면중력 일관성에 기반하여 루푸스 성성 영역 내 회원 여부를 평가하기 위해.
• Hα, Hβ, Ca ii, Na i의 방출선 강도를 통해 크로모스피어 활성과 적축을 진단하기 위해.
• 교정 편향에 영향을 받지 않는 강력한 선 빛강도와 적축 빛강도 간의 연관성을 확립하기 위해.
• 적축 펌프와 충격에서 발생하는 발암선과 Ca ii 적외선 삼중선 방출의 기원을 조사하기 위해.

제안 방법

• 합성 BT-Settl 모델 대기와 X-Shooter 스펙트럼(UVB, VIS, NIR)을 사용하여 ROTFIT 코드를 적용하여 피팅을 수행하였다.
• 회전으로 넓혀진 비활동적 기준 스펙트럼을 사용한 스펙트럼 차감을 통해 방출선 강도를 분리하였다.
• Cardelli 등(1989)의 법칙을 사용하여 흡수를 교정하였고, 스펙트럼의 밝기 캘리브레이션을 통해 항성 빛강도를 유도하였다.
• SED에서 발암 연속체 초과를 기반으로 적축 빛강도(Lacc)를 계산하였다.
• F_CaII8542/F_CaII8498와 같은 강도 비율을 측정하여 광학 두께와 방출 기하학을 추론하였다.
• 유도된 파arameters를 진화 궤적과 스펙트럼형 교정(PECaut & Mamajek 2013)과 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 루푸스의 102개 YSO 후보자 중 도전 속도와 중력 제약 조건을 기반으로 진정한 회원은 누구인가?
• RQ2 디스크 유무에 관계없이 YSO에서 Hα, Hβ, Ca ii, Na i 선 강도는 적축 빛강도(Lacc)와 어떻게 상관관계가 있는가?
• RQ3 Ca ii 적외선 삼중선 강도 비율은 적축 충격의 광학 두께와 기하학을 어떻게 드러내는가?
• RQ4 일부 전이 디스크 물체는 유사한 적축 속도를 가짐에도 불구하고 고·저 Hα 강도를 모두 보이는 이유는 무엇인가?
• RQ5 이전의 Lacc–선 빛강도 상관관계는 물리적 관계가 아니라 교정 오차에 의해 얼마나 영향을 받는가?

주요 결과

• 도전 속도나 비물리적 낮은 log g 값으로 인해 13개의 YSO 후보자가 루푸스 회원에서 배제되었으며, 이 중 최소 11개는 배경 거대별로 추정된다.
• 모든 Class III YSO는 적축 신호가 없이 크로모스피어 활성만 일치하는 Hα 강도를 보이며, 이는 유의미한 적축 징후가 없음을 의미한다.
• 디스크를 가진 YSO는 크로모스피어-적축 경계선을 초과하는 Hα 강도를 주로 보이며, 활발한 적축이 일어나고 있음을 시사한다.
• 전이 디스크 물체는 이중성 Hα 강도 분포를 보이며, 높고 낮은 강도가 모두 관측된다.
• 선 빛강도(Hα, Hβ, Ca ii)와 적축 빛강도(Lacc) 사이에 밀접한 상관관계가 발견되었으며, 이는 교정 오류를 배제함을 의미한다.
• Ca ii 적외선 삼중선 강도 비율 F_CaII8542/F_CaII8498는 일관되게 낮아, 표면 근처의 적축 충격에서 광학 두꺼운 방출이 발생하고 있음을 나타낸다.