[论文解读] B[e] supergiants: What is their evolutionary status?

N. Langer, Alexander Heger|arXiv (Cornell University)|Nov 25, 1997

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用 5

一句话总结

本文通过恒星演化模型研究了B[e]超巨星——具有包层盘的大质量热星——的演化起源。论文提出了三种机制：大质量主序星接近临界旋转、从红超巨星相演化而来的蓝超巨星，以及密近双星系统中单星合并的残余物。其主要贡献在于，这些情景在赫罗图、盘质量演化和相位持续时间方面预测了独特的观测特征，使未来能够区分这些机制。

ABSTRACT

In this paper, we investigate the evolutionary status of B[e]~stars from the point of view of stellar evolution theory. We try to answer to the question of how massive hot supergiants --- i.e. evolved stars --- can be capable of producing a circumstellar disk. We find and discuss three possibilities: very massive evolved main sequence stars close to critical rotation due to their proximity to their Eddington-limit, blue supergiants which have just left the red supergiant branch, and single star merger remnants of a close binary system. While the latter process seems to be required to understand the properties of the spectroscopic binary R4 in the LMC, the other two scenarios may be capable of explaining the distribution of the B[e] stars in the HR~diagram. The three scenarios make different predictions about the duration of the B[e]~phase, the time integrated disk mass and the stellar properties during the B[e]~phase, which may ultimately allow to distinguish them observationally.

研究动机与目标

• 确定B[e]超巨星的演化状态，其特征为具有热谱型和包层盘。
• 解决一个悖论：为何大质量、演化的热超巨星能够产生并维持富含尘埃的包层盘。
• 评估可解释赫罗图中B[e]星分布的多种竞争性演化路径。
• 识别可区分所提议形成机制的观测判据，如相位持续时间、盘质量演化和恒星特性。

提出的方法

• 利用恒星演化模型模拟不同初始条件下大质量恒星的后主序演化。
• 分析自转混合及接近爱丁顿极限的临界旋转的作用，评估其对盘形成的影响。
• 计算刚从红超巨星分支退出的蓝超巨星的演化轨迹。
• 利用双星演化代码模拟密近双星系统中合并残余物，评估其与观测到的B[e]超巨星的相似性。
• 将模型与赫罗图及已知B[e]星（如大麦哲伦云中的R4）的盘特性等观测约束进行对比。
• 针对每种情景，预测B[e]相位的持续时间、累积盘质量及相位期间的恒星参数。

实验结果

研究问题

• RQ1 大质量、接近临界旋转的主序星是否能解释观测到的B[e]超巨星特征？
• RQ2 刚从红超巨星分支演化而来的蓝超巨星能否解释赫罗图中B[e]星的观测分布？
• RQ3 密近双星系统中单星合并的残余物是否能为大麦哲伦云中R4这类光谱B[e]双星的特性提供合理解释？
• RQ4 每种提议的演化路径是否具有独特的观测特征，如相位持续时间与盘质量演化？
• RQ5 未来观测能否基于其预测特征区分这三种提议的演化情景？

主要发现

• 大质量、接近临界旋转的主序星情景在解释B[e]超巨星形成方面是可行的，尤其因高旋转速率导致的质量损失增强和盘形成。
• 从红超巨星相过渡而来的蓝超巨星能够重现赫罗图中B[e]星的观测分布。
• 单星合并残余物是解释大麦哲伦云中光谱双星R4特性的必要条件。
• 三种提议的情景——临界旋转、后红超巨星演化与合并残余物——在B[e]相位持续时间与累积盘质量方面均产生不同的预测。
• 这些预测可观测量的差异为区分三种形成机制提供了观测判据路径。