[论文解读] High S/N Echelle Spectroscopy in Young Stellar Groups II. Rotational Velocities of Early-Type Stars in Sco OB2

A. G. A. Brown, W. Verschueren|arXiv (Cornell University)|Aug 14, 1996

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 9被引用 12

一句话总结

本研究对天蝎座 OB2 协聚星团中的156颗早型恒星进行了高信噪比 echelle 光谱观测，以测量其投影自转速度（v sin i）。通过三种独立方法——轮廓展宽法、光谱模板匹配法以及 He I 4026 线轮廓建模——发现 B7–B9 型单星的自转速度显著快于 B0–B6 型恒星，而双星成员的自转速度则比单星更慢，且自转效应通过重力影响导致 Walraven 光电测光颜色发生变化。

ABSTRACT

We investigate the rotational velocities of early-type stars in the Sco OB2 association. We measure \vsini\ for 156 established and probable members of the association. The measurements are performed with three different techniques, which are in increasing order of expected \vsini: 1) converting the widths of spectral lines directly to \vsini, 2) comparing artificially broadened spectra of low \vsini\ stars to the target spectrum, 3) comparing the \ionI{He}4026\ line profile to theoretical models. The sample is extended with literature data for 47 established members of Sco OB2. Analysis of the \vsini\ distributions shows that there are no significant differences between the subgroups of Sco OB2. We find that members of the binary population of Sco OB2 on the whole rotate more slowly than the single stars. In addition, we find that the B7--B9 single star members rotate significantly faster than their B0--B6 counterparts. We test various hypotheses for the distribution of \vsini\ in the association. The results show that we cannot clearly exclude any form of random distribution of the direction and/or magnitude of the intrinsic rotational velocity vector. We also investigate the effects of rotation on colours in the Walraven photometric system. We show that positions of B7--B9 single dwarfs above the main sequence are a consequence of rotation. This establishes the influence of rotation on the Walraven colours, due primarily to surface gravity effects.

研究动机与目标

• 以高精度测量天蝎座 OB2 星团中早型恒星的投影自转速度（v sin i）。
• 研究天蝎座 OB2 星团中不同子群或单星与双星之间自转速度分布是否存在差异。
• 评估自转对 Walraven 测光系统中 B 型主序星测光颜色的影响。
• 检验观测到的 v sin i 分布是否可由自转轴方向的随机取向或内在速度分布来解释。
• 将新的高分辨率光谱数据与现有文献值结合，以提高分析的统计稳健性。

提出的方法

• 利用地面望远镜获取了156颗已确认及可能属于天蝎座 OB2 星团成员的高信噪比（S/N）echelle 光谱。
• 采用三种独立方法测定 v sin i：直接测量谱线宽度、与低 v sin i 恒星的合成光谱经人工展宽后的对比，以及将 He I 4026 线轮廓与理论模型进行拟合。
• 将新测量结果与47个已有文献中已确立的天蝎座 OB2 星团成员值结合，形成一个综合样本。
• 使用统计比较技术分析天蝎座 OB2 星团不同子群之间以及单星与双星之间的 v sin i 分布差异。
• 建模自转对表面重力和有效温度的影响，以解释 Walraven 测光颜色的偏离。
• 通过将观测分布与理论预期进行比较，评估自转速度矢量方向随机取向模型的合理性。

实验结果

研究问题

• RQ1 天蝎座 OB2 星团中早型恒星的自转速度分布在其不同子群之间是否存在显著差异？
• RQ2 天蝎座 OB2 星团中单星与双星成员的 v sin i 是否存在可测量的差异？
• RQ3 天蝎座 OB2 星团中 B7–B9 型单星是否比 B0–B6 型单星自转得更快？
• RQ4 恒星自转在多大程度上影响了 B 型主序星在 Walraven 测光系统中的位置？
• RQ5 观测到的 v sin i 分布是否可由自转轴方向和大小的随机分布模型来解释？

主要发现

• 在天蝎座 OB2 星团的不同子群之间，未发现 v sin i 分布存在显著差异。
• 天蝎座 OB2 星团中的双星成员平均自转速度显著慢于单星。
• 天蝎座 OB2 星团中 B7–B9 型单星的 v sin i 值显著高于其 B0–B6 型对应星。
• 自转导致 B7–B9 型单星主序星在 Walraven 色-星等图中表现为位于主序上方，这是重力效应所致。
• 观测到的 v sin i 分布尚不能明确排除自转速度矢量方向随机取向的模型。
• He I 4026 线轮廓分析提供了与整体数据集一致的 v sin i 测量结果，支持了数据集的整体可靠性。