[论文解读] A study on the nature of the peculiar supergiant HD101584

Eric J. Bakker, H. J. G. L. M. Lamers+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 21, 1995

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 2被引用 3

一句话总结

本研究利用多波段测光与光谱观测，调查了HD101584这一奇特的超巨星。研究识别出一颗B9II型恒星，其起源于低质量后-AGB阶段，具有一颗双星伴星（可能为白矮星），并存在一个系统周围盘。该恒星的质量损失率为~10⁻⁸ M☉ yr⁻¹，风的终端速度为100±30 km s⁻¹，通过区分紫外与光学发射成分，解释了其异常的紫外-光学能量分布。

ABSTRACT

We present a study of low- and high-resolution ultraviolet, high-resolution optical CAT/CES spectra and ultraviolet, optical and infrared photometry of the peculiar supergiant HD101584. From the photometry we learn that the ultraviolet and optical energy distribution cannot be fitted in a consistent way and we need a model in which the UV and optical energy distribution are formed by different gas. The Geneva photometry is best fitted to a B9II Kurucz model, Teff=12000+-1000K and log g=3.0 +-1.0, with an extinction of E(B-V)=0.49+-0.05. The observed spectral features in the spectrum of HD101584 are classified in eight different categories based on the velocity, shape of profile and the identification. The high-excitation HeI(chi=20.87eV), NII(chi=18.40eV), CII (chi=14.39eV) and NI (chi=10.29eV) optical absorption lines are formed in the photosphere of a late B-star (e.g. B8-9I-II). These absorption lines show radial velocity variations which are attributed to binary motion, with the secondary being a white dwarf or a low-mass main sequence object. The low-excitation P-Cygni lines in the optical and UV are formed in the wind. The number density of absorption lines in the UV is so large that the wind spectrum acts as an iron curtain in front of the B-star. The terminal velocity of the wind of $v_{\infty}=100\pm30$ km~s$^{-1}~$ is consistent with the star being a low-mass post-AGB star and the low effective gravity is attributed to the presence of a nearby, unseen, secondary. We estimate a mass-loss rate of M$\approx 10^{-8}$~M$_{\odot}$~yr$^{-1}$. Narrow absorption and emission lines are observed which are formed in a circumsystem disk with a typical radius of $10^{2} R_{\ast}$.

研究动机与目标

• 确定奇特超巨星HD101584的性质及其物理特性。
• 解决其紫外与光学能量分布之间不一致的问题。
• 识别其复杂光谱特征（包括吸收线与发射线）的起源。
• 研究围绕恒星盘的存在及其特性。
• 约束该恒星的质量损失率与风的性质。

提出的方法

• 分析低分辨率与高分辨率的紫外、光学及红外测光数据，以建模能量分布。
• 利用高分辨率CAT/CES光学光谱识别并分类光谱特征，依据其速度、轮廓形状及电离势。
• 建模光球吸收线（HeI、NII、CII、NI）以推断恒星参数与径向速度变化。
• 通过紫外与光学谱线中的P-Cygni轮廓解释，推导风的终端速度与质量损失率。
• 将窄吸收与发射线识别为位于~10² R*处的系统周围盘的特征。
• 应用Kurucz模型大气（B9II型，Teff=12000±1000 K，log g=3.0±1.0），并考虑E(B-V)=0.49±0.05的消光，以拟合Geneva测光数据。

实验结果

研究问题

• RQ1 是什么原因导致HD101584的紫外与光学能量分布之间拟合不一致？
• RQ2 在高激发吸收线中观测到的径向速度变化的本质是什么？
• RQ3 密集的紫外吸收线群的起源是什么？它们如何影响观测光谱？
• RQ4 窄发射线与吸收线的物理结构及其位置如何？
• RQ5 HD101584的质量损失率与风的终端速度是多少？它们如何与恒星的演化状态相关？

主要发现

• HD101584的紫外与光学能量分布最合理的解释是存在两个不同的气态组分：一颗B9II型恒星与一个独立的紫外发射风或盘。
• 光球吸收线（HeI、NII、CII、NI）表明该恒星为晚期B型星，Teff=12000±1000 K，log g=3.0±1.0，与B9II型光谱类型一致。
• 高激发线中的径向速度变化表明存在一个双星系统，其伴星可能为白矮星或低质量主序星。
• 风的终端速度测定为v∞=100±30 km s⁻¹，与低质量后-AGB恒星的特征一致。
• 质量损失率估算为M≈10⁻⁸ M☉ yr⁻¹，表明其为后-AGB天体中中等程度的质量损失。
• 窄吸收与发射线起源于位于典型半径10² R*处的系统周围盘，其运动学结构表明存在旋转或外流。