[论文解读] HST and VLT observations of the Symbiotic Star Hen 2-147

M. Santander-García, R. L. M. Corradi+6 more|arXiv (Cornell University)|Jan 14, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 4被引用 3

一句话总结

本研究结合哈勃空间望远镜与甚大望远镜积分场光谱观测，对共生双星Hen 2–147周围星云的三维速度场与几何结构进行建模。若假设物质膨胀，则膨胀视差法得出的距离为1.5 ± 0.4 kpc；然而，该结果与Mira光变周期-光度关系（3.0 ± 0.4 kpc）存在矛盾。只有当观测到的膨胀被归因于激波前缘而非电离气体运动时，该矛盾才得以解决，此时距离修正为2.9 ± 0.4 kpc。

ABSTRACT

We investigate the dynamics of the nebula around the symbiotic star Hen 2-147, determine its expansion parallax, and compare it with the distance obtained via the Period-Luminosity relation for its Mira variable. The geometry of the nebula is found to be that of a knotty annulus of ionized gas inclined to the plane of sky and expanding with a velocity of ~90 km/s. A straightforward application of the expansion parallax method provides a distance of 1.5+-0.4 kpc, which is a factor of two lower than the distance of 3.0+-0.4 kpc obtained from the Period-Luminosity relationship for the Mira (which has a pulsation period of 373 days). The discrepancy is removed if, instead of expanding matter, we are observing the expansion of a shock front in the plane of the sky. This shock interpretation is further supported by the broadening of the nebular emission lines.

研究动机与目标

• 利用星云动力学确定共生双星Hen 2–147的真实距离。
• 解决膨胀视差法与Mira光变周期-光度关系所得距离估计之间的差异。
• 探究在天球平面内观测到的星云膨胀是否源于电离气体运动，或源于激波前缘传播。
• 利用多历元HST成像与高分辨率VLT光谱，构建星云的三维空间-速度模型。
• 评估膨胀视差法在激波主导动力学的系统中的有效性与局限性。

提出的方法

• 利用多历元哈勃空间望远镜（HST）成像，测量3年内星云在天球平面内的表观膨胀。
• 利用甚大望远镜（VLT）的高分辨率积分场光谱，测量径向速度并推导星云沿视线方向的三维速度场。
• 构建三维空间-速度模型，描述星云的几何结构与速度场，假设其为倾斜于天球平面的结状环状结构。
• 应用膨胀视差法，基于观测到的角向膨胀与径向速度估算距离。
• 利用南非天文台（SAAO）25年近红外光度观测，测得Mira脉动周期为373天，进而通过周期-光度（PL）关系估算距离。
• 通过分析谱线加宽，并对比含与不含激波特性的动力学模型，检验膨胀的激波特源。

实验结果

研究问题

• RQ1 观测到的星云在天球平面内的膨胀是否对应于电离气体的运动，还是激波前缘的传播？
• RQ2 为何由膨胀视差法得出的距离（1.5 ± 0.4 kpc）显著低于Mira光变周期-光度关系的结果（3.0 ± 0.4 kpc）？
• RQ3 若将膨胀归因于激波驱动而非气体运动，是否可调和两种距离估计之间的差异？
• RQ4 Hen 2–147周围星云的真实三维几何结构与动力学形态为何？
• RQ5 在激波可能主导观测动力学的共生星云中，膨胀视差法的可靠性如何？

主要发现

• 星云具有结状环状结构，倾斜于天球平面，膨胀速度约为90 km s⁻¹。
• 若直接应用膨胀视差法，得出的距离为1.5 ± 0.4 kpc，与Mira光变周期-光度关系结果不一致。
• 当将观测到的膨胀归因于激波前缘而非电离气体运动时，该矛盾得以解决，此时距离修正为2.7 ± 0.5 kpc。
• Mira光变周期-光度关系给出的距离为3.0 ± 0.4 kpc，与考虑激波效应后的膨胀视差结果一致。
• 最终采纳的Hen 2–147距离为2.9 ± 0.4 kpc，当包含激波特效时，两种方法结果达成一致。
• 星云可能约200年前被抛射，很可能与白矮星伴星的新星爆发事件同时发生。