[论文解读] Long- and short-term variability in O-star winds II. Quantitative analysis of DAC behaviour

L. Kaper, H. F. Henrichs+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 3被引用 24

一句话总结

本研究利用长期的国际紫外探测器（IUE）观测，对10颗O型星的紫外共振线中的离散吸收分量（DACs）进行了定量分析。通过将DACs建模为由恒星自转和磁场驱动的共转相互作用区域（CIRs），作者发现DACs的重复周期为恒星自转周期的整数分数（主要为1/2），从而可借助DACs的变异性间接测量自转周期。

ABSTRACT

A quantitative analysis of time series of ultraviolet spectra from a sample of 10 bright O-type stars (cf. Kaper et al. 1996, Paper I) is presented. The migrating discrete absorption components (DACs), responsible for the observed variability in the UV resonance doublets, are modeled. It turns out that the column density of a DAC first increases and subsequently decreases with time when the component is approaching its asymptotic velocity. In some cases this velocity systematically differs from event to event. The recurrence timescale of DACs is derived for most targets, and consistent results are obtained for different spectral lines. The DAC recurrence timescale is interpreted as an integer fraction of the stellar rotation period. In some datasets the variability in the blue edge of the P Cygni lines exhibits a longer period than the DAC variability. This might be related to the systematic difference in asymptotic velocity of successive DACs. The phase diagram for the O giant xi Persei shows clear evidence for so-called ``phase bowing'', which is an observational indication for the presence of curved wind structures like corotating interaction regions. No other O stars in our sample convincingly show phase bowing, but this could be simply due to the absence of periodic signal and hence coherent phase behaviour at low wind velocities.

研究动机与目标

• 利用国际紫外探测器（IUE）的紫外光谱，对O型星风的长期变异性进行定量分析。
• 从P Cygni轮廓中分离并建模离散吸收分量（DACs），以研究其时间演化和运动学行为。
• 确定DAC变异性的时间尺度，并将其与恒星自转周期相关联。
• 研究DAC相位图中相位弯曲现象的成因，及其与风结构和磁场的关系。
• 探讨DAC重复周期是否可用于推断O型星的真实自转周期。

提出的方法

• 为每颗恒星构建一个'最小吸收'模板光谱，以从DACs中分离出底层的P Cygni轮廓。
• 测量每个DAC对的中心速度、光学深度、宽度和柱密度随时间的变化。
• 对时间序列应用傅里叶CLEAN分析，以识别DAC变异性中的重复周期。
• 将DAC重复周期与蓝端变异性周期进行比较，以评估相位一致性及潜在的风结构特征。
• 利用相位图检测'相位弯曲'现象，作为风结构呈弯曲形态（如共转相互作用区域CIRs）的证据。
• 将DAC重复周期解释为恒星自转周期的整数分数（例如1/2），假设其符合具有锚定磁场的CIR模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 O型星风中DAC中心速度、柱密度和宽度的时间演化模式是什么？
• RQ2 DAC的重复周期是否可与恒星自转周期关联？若可关联，其函数关系为何？
• RQ3 DAC相位图中观察到的相位弯曲现象由何引起？其与风结构有何关联？
• RQ4 为何部分DAC在达到其终端速度前即消失？这对它们的形成机制有何启示？
• RQ5 能否利用DAC重复周期作为代理指标，推断O型星的真实自转周期？

主要发现

• DAC柱密度在分量接近其终端速度时先增加后减小，部分分量在达到终端速度前即消失。
• 在若干恒星中，如ξ Per和68 Cyg，DAC重复周期始终约为恒星自转周期的一半。
• ξ Per的相位图中出现的相位弯曲现象，为弯曲风结构（如共转相互作用区域CIRs）提供了直接观测证据，且此现象与该O型星的DAC行为密切相关。
• 在部分恒星中，连续DAC的终端速度系统性不同，表明风流性质可能变化或存在多个CIRs。
• 在某些情况下，P Cygni轮廓蓝端变异性周期长于DAC变异性周期，可能由于DAC终端速度存在系统性差异。
• 利用DAC重复周期作为自转周期代理的方法是可行的，尤其当结合$v\sin{i}$和恒星半径估计时；尽管半径和倾角的不确定性会影响精度。