[论文解读] An analysis of the V-band light curve of the Be star omega CMa with the viscous decretion disk model

M. R. Ghoreyshi, A. C. Carciofi|arXiv (Cornell University)|Feb 22, 2017

Astrophysics and Star Formation Studies被引用 3

一句话总结

本研究将黏性去积盘（VDD）模型应用于1982年至2015年ω CMa Be星的V波段光变曲线，同时建模了盘面的建立与消散阶段。研究发现黏性参数α在0.1至1.0之间变化，爆发期间值较高，且表明在平静期质量注入从未停止，挑战了Be星平静期为绝对无质量损失的传统假设。

ABSTRACT

We analyze the V-band photometry data of the Be star omega CMa, observed during the last four decades. The data is fitted by hydrodynamic models based on the viscous decretion disk (VDD) theory, in which a disk around a fast-spinning Be star is formed by material ejected by the central star and driven to progressively wider orbits by means of viscous torques. For the first time, we apply the model for both the disk build up and the dissipation phases. Our simulations offer a good description of the photometric variability in both phases, which suggests that the VDD model adequately describes the disk structural evolution. Furthermore, our analysis allowed us to determine the viscosity parameter (alpha) of the gas, as well as the net mass loss rate. We find that alpha is variable, ranging from 0.1 to 1.0, and that build up phases have larger values of alpha than the dissipation phases. Additionally, we find that, contrary to what is generally assumed, even during quiescence the outward mass flux is never zero, suggesting that the star alternates between a high mass-loss phase (outburst) and a low mass-loss phase (quiescence).

研究动机与目标

• 对自1982年以来ω CMa的完整V波段光变曲线进行建模，涵盖多个爆发与平静周期。
• 检验黏性去积盘（VDD）模型是否能同时描述盘面形成与消散阶段。
• 确定不同盘面演化阶段的黏性参数α与质量注入速率。
• 探究平静期是否对应于零质量损失，或仅为非零的、较低水平的注入速率。

提出的方法

• 通过指数函数拟合观测的V波段光变曲线，以估算各阶段的持续时间与 timescales。
• 使用时变流体动力学代码SINGLEBE，计算盘面面密度与质量流量随半径和时间的变化。
• 采用辐射转移代码HDUST，计算由盘面结构产生的光谱能量分布与V波段余辉。
• 通过调节三个自由参数（质量注入速率、α、各阶段的起始时间）来约束VDD模型。
• 将模型光变曲线与观测数据对比，以确定多个周期内的最佳拟合参数。
• 分析不同盘面半径处的质量通量，以评估去积与再吸积之间的平衡。

实验结果

研究问题

• RQ1 黏性去积盘模型能否准确再现ω CMa光变曲线中盘面建立与消散两个阶段的光度变化？
• RQ2 黏性参数α在盘面演化不同阶段的取值范围及其变化特性为何？
• RQ3 平静期是否真正代表零质量损失状态，还是存在持续的、低水平的质量注入？
• RQ4 连续消散阶段中观测到的亮度衰减趋势如何与盘面演化 timescales 相关联？

主要发现

• VDD模型成功再现了ω CMa在盘面形成与消散阶段的光度变化特征。
• 黏性参数α在0.1至1.0之间变化，其中盘面建立阶段的α值更高（最高达1.0），显著高于消散阶段。
• 爆发期间的质量注入速率为3.2 × 10⁻⁸至2.4 × 10⁻⁷ M☉ yr⁻¹，而平静期间仍保持非零，范围为2.7 × 10⁻¹⁰至1.1 × 10⁻⁸ M☉ yr⁻¹。
• 模型成功再现了连续消散阶段中观测到的亮度长期衰减趋势，表明即使在平静期也存在持续的质量损失。
• 在盘面不同半径处的质量通量始终远小于质量注入速率（约小100倍），表明有大量物质重新吸积回恒星。
• 发现指数拟合所得时间常数的倒数τ⁻¹与VDD建模所得α参数之间存在紧密相关性，支持α是控制盘面演化 timescales 的主导因素。