[论文解读] AMBER/VLTI high spectral resolution observations of the Br$γ$ emitting region in HD 98922. A compact disc wind launched from the inner disc region

A. Caratti o Garatti, Л. В. Тамбовцева+10 more|Figshare|Aug 4, 2015

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 64被引用 23

一句话总结

本研究利用高光谱分辨率的AMBER/VLTI干涉仪（R = 12,000）解析了赫比格Be星HD 98922的Brγ发射区域，揭示出一个来自内盘（0.1–1 AU）的紧凑、非对称的盘状喷流，其半开角为30°，质量损失速率为~2 × 10⁻⁷ M☉ yr⁻¹。观测到的V形差分相位及部分解析的Brγ发射（基线89 m时可见度为0.8）最符合磁-离心驱动盘状喷流与非对称连续谱盘模型的结合解释。

ABSTRACT

We analyse the main physical parameters and the circumstellar environment of the young Herbig Be star HD 98922. We present AMBER/VLTI high spectral resolution (R =12000) interferometric observations across the Br$γ$ line, accompanied by UVES high-resolution spectroscopy and SINFONI-AO assisted near-infrared integral field spectroscopic data. To interpret our observations, we develop a magneto-centrifugally driven disc-wind model. Our analysis of the UVES spectrum shows that HD 98922 is a young (~5x10^5 yr) Herbig Be star (SpT=B9V), located at a distance of 440(+60-50) pc, with a mass accretion rate of ~9+/-3x10^(-7) M_sun yr^(-1). SINFONI K-band AO-assisted imaging shows a spatially resolved circumstellar disc-like region (~140 AU in diameter) with asymmetric brightness distribution. Our AMBER/VLTI UT observations indicate that the Br$γ$ emitting region (radius ~0.31+/-0.04 AU) is smaller than the continuum emitting region (inner dust radius ~0.7+/-0.2 AU), showing significant non-zero V-shaped differential phases (i.e. non S-shaped, as expected for a rotating disc). The value of the continuum-corrected pure Br$γ$ line visibility at the longest baseline (89 m) is ~0.8+/-0.1, i.e. the Br$γ$ emitting region is partially resolved. Our modelling suggests that the observed Br$γ$ line-emitting region mainly originates from a disc wind with a half opening angle of 30deg, and with a mass-loss rate of ~2x10(-7) M_sun yr^(-1). The observed V-shaped differential phases are reliably reproduced by combining a simple asymmetric continuum disc model with our Br$γ$ disc-wind model. The Br$γ$ emission of HD 98922 can be modelled with a disc wind that is able to approximately reproduce all interferometric observations if we assume that the intensity distribution of the dust continuum disc is asymmetric.

研究动机与目标

• 利用高角分辨率与高光谱分辨率数据表征年轻赫比格Be星HD 98922的物理参数及其原恒星环境。
• 确定内盘中Brγ发射区域的空间范围与运动学特性，该区域揭示了吸积与喷流过程。
• 分离盘状喷流与非对称连续谱结构对干涉观测量（如差分相位与可见度）的贡献。
• 通过磁-离心驱动盘状喷流模型结合非对称连续谱盘模型，重现观测到的干涉特征。

提出的方法

• 利用甚大望远镜上的AMBER/VLTI仪器获取HD 98922的Brγ谱线高光谱分辨率（R = 12,000）干涉观测数据。
• 辅以UVES高分辨率光谱观测，以确定恒星参数与质量吸积速率。
• 利用SINFONI-AO辅助的近红外积分场光谱观测，对原恒星盘结构进行空间解析。
• 对纯线可见度应用几何拟合（高斯与环形模型），以推导Brγ发射区域的尺寸。
• 开发一个半开角为30°、喷流脚点位于0.1至1 AU之间、质量损失速率为2 × 10⁻⁷ M☉ yr⁻¹的磁-离心驱动盘状喷流模型。
• 将盘状喷流模型与简单的非对称连续谱盘模型结合，以重现V形差分相位与非对称可见度。

实验结果

研究问题

• RQ1 HD 98922内盘中Brγ发射区域的空间范围与形态如何？
• RQ2 主导Brγ发射的物理机制是吸积、喷流还是风？其运动学结构如何？
• RQ3 为何差分相位呈现V形而非S形？这反映了原恒星环境非对称性的何种含义？
• RQ4 是否可通过特定参数（开角、质量损失速率、径向范围）的盘状喷流模型重现观测到的干涉观测量？
• RQ5 尘埃连续谱盘的非对称性如何影响Brγ线发射与干涉特征的解释？

主要发现

• HD 98922是一颗年轻的（5 × 10⁵ yr）、B9V型赫比格Be星，距离为440 ± 50/60 pc，质量吸积速率为(9 ± 3) × 10⁻⁷ M☉ yr⁻¹。
• SINFONI K波段AO成像揭示了一条直径约140 AU的原恒星盘，其亮度分布非对称，NNE侧亮度约为SSW侧的2.5倍。
• Brγ发射区域的环形拟合半径为0.31 ± 0.04 AU，小于连续谱发射区域（内尘埃半径~0.7 ± 0.2 AU），表明存在一个紧凑、局域化的发射源。
• 在最长基线（89 m）处，连续谱修正后的纯Brγ线可见度约为0.8 ± 0.1，证实Brγ发射起源于一个空间扩展、部分解析的区域。
• 观测到的V形差分相位与轻微非对称可见度最符合磁-离心驱动盘状喷流（半开角30°，质量损失速率2 × 10⁻⁷ M☉ yr⁻¹）与非对称连续谱盘模型的结合。
• Brγ线发射区域主要归因于盘状喷流，其脚点从~0.1 AU延伸至~1 AU，与内盘磁驱动喷流机制一致。