[论文解读] Accretion Variability as a Guide to Stellar Mass Assembly

William J. Fischer, Lynne A. Hillenbrand+4 more|arXiv (Cornell University)|Mar 21, 2022

Astrophysics and Star Formation Studies被引用 59

一句话总结

这是对年轻恒星对象时间变量吸积的综合性综述，概述变率类型、跨波长诊断，以及对恒星如何聚集质量的影响，强调爆发、突发事件，以及需要多波长光谱观测以区分吸积模型。

ABSTRACT

Variable accretion in young stellar objects reveals itself photometrically and spectroscopically over a continuum of timescales and amplitudes. Most dramatic are the large outbursts (e.g., FU Ori, V1647 Ori, and EX Lup type events), but more frequent are the less coherent, smaller burst-like variations in accretion rate. Improving our understanding of time-variable accretion directly addresses the fundamental question of how stars gain their masses. We review variability phenomena, as characterized from observations across the wavelength spectrum, and how those observations probe underlying physical conditions. The diversity of observed lightcurves and spectra at optical and infrared wavelengths defies a simple classification of outbursts and bursts into well-defined categories. Mid-infrared and submillimeter wavelengths are sensitive to lower-temperature phenomena and more embedded, younger sources, and it is currently unclear if observed flux variations probe similar or distinct physics relative to the shorter wavelengths. We highlight unresolved issues and emphasize the value of spectroscopy, multiwavelength studies, and ultimately patience in using variable accretion to understand stellar mass assembly.

研究动机与目标

• 推动研究时间可变的吸积，作为理解恒星如何获得质量的核心。
• 总结横跨电磁波谱的吸积过程的观测诊断方法。
• 讨论变异性的多样性及其对磁盘物理与恒星生长的影响。
• 评估观测到的亮度与吸积历史及模型约束之间的关系。
• 突出未解决的问题并倡导多波长光谱学以区分吸积情景。

提出的方法

• 综合从紫外/可见光/红外到毫米波的变变量吸积观测。
• 讨论物理组成部分（磁层吸积、内盘、包层）以及每一部分如何探测吸积。
• 评估原恒星和前主序恒星在与演化状态相关的光度分布。
• 将发作性、类爆发和长期变异模型与观测到的光度和光曲线进行比较。
• 提出后续分类和多波长监测的最佳实践。

实验结果

研究问题

• RQ1 变率吸积在构建恒星质量和确定观测到的原恒星性质方面扮演何种角色？
• RQ2 所有恒星都会经历大振幅吸积爆发吗，还是这些事件取决于特殊条件？
• RQ3 是什么触发了大吸积事件，以及哪些机制会使其关闭或调制？
• RQ4 如何利用变异性来区分盘不稳定性与其他吸积过程？
• RQ5 从单色观测中测量吸积光度的可靠性有多高，且变异性对这一点有何影响？
• RQ6 变异性如何影响盘化学和行星形成？

主要发现

• 原恒星光度在各演化阶段跨越3–4个数量级，挑战简单的稳定吸积模型。
• 随着修订的寿命和灵敏度，历史性的原恒星光度问题已减弱，尽管当前仍存在原恒星光度分布。
• 多种时间相关的吸积情景（包括发作性、长期性和随机性变异）都可以再现观测到的光度分布，而不必仅限于发作性吸积。
• 仅凭光度无法区分模型；需要原恒星质量、半径和吸积率等额外约束。
• 中红外与亚毫米波的变异性探测到较冷、嵌入区域的物理过程，可能与短波段的物理过程不同；多波长诊断至关重要。
• 需要跨波长、跨时间的光度与光谱监测的组合，才能稳健地约束吸积物理和恒星质量组装。