[论文解读] Magnetic fields in massive stars

S. Hubrig|arXiv (Cornell University)|Mar 9, 2007

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

一句话总结

本文综述了大质量恒星中磁场的直接与间接证据，报告了利用高灵敏度谱偏振测量在若干O型与B型恒星中检测到磁场。主要发现包括在B0.7IV型恒星ξ¹ CMa中探测到300 G的磁场，以及在五颗Be星中发现瞬态磁场特征，表明其与周围盘状结构相关的局域化、可变磁场。

ABSTRACT

Although indirect evidence for the presence of magnetic fields in high-mass stars is regularly reported in the literature, the detection of these fields remains an extremely challenging observational problem. We review the recent discoveries of magnetic fields in different types of massive stars and briefly discuss strategies for spectropolarimetric observations to be carried out in the future.

研究动机与目标

• 利用高信噪比谱偏振观测，评估大质量O型与B型恒星中磁场的普遍性与强度。
• 研究Be星中磁场的存在情况，特别是其周围盘状结构中的磁场，其中瞬态磁场特征可能指示动态的磁活动。
• 探讨磁场在塑造大质量恒星的恒星风、脉动模式及周围物质中的作用。
• 评估汉勒效应作为探测周围盘状磁场的诊断工具的潜力。

提出的方法

• 利用甚大望远镜（VLT）上的FORS 1进行高信噪比谱偏振观测，以检测谱线中的圆偏振。
• 在Hβ和He II（4121 Å）等关键谱线附近测量Stokes V/I轮廓，以推断磁场强度与结构。
• 利用塞曼效应检测快速旋转恒星中的磁场，其中旋转展宽会阻止谱线直接分裂。
• 采用时间序列观测检测Be星中瞬态磁场变化，尤其在分钟量级的时间尺度上。
• 将汉勒效应视为周围盘状磁场的补充诊断手段，相关观测已安排在VLT上进行。
• 基于光子噪声限制的测量，磁场强度估计精度为O型星30–70 G，Be星高达100 G。

实验结果

研究问题

• RQ1 O型星中是否存在大尺度偶极型磁场，其普遍性如何？
• RQ2 早型B型星（包括β Cephei星与缓慢脉动B型星）的磁场强度与结构如何？
• RQ3 Be星在其周围盘状结构中是否具有瞬态或局域磁场，其时间变异性如何？
• RQ4 磁场如何影响β Cephei星与缓慢脉动B型星的脉动特性？
• RQ5 汉勒效应能否有效用于探测大质量恒星周围盘状环境中的磁场？

主要发现

• 在B0.7IV型恒星ξ¹ CMa中探测到高达300 G的磁场，为迄今在β Cephei星中测得的最强磁场。
• 在FORS 1观测的十一个O型星中未检测到显著磁场，表明大尺度偶极磁场在O型星中并不普遍。
• 样本中的五颗Be星在其周围环境形成的谱线中表现出圆偏振特征，表明存在瞬态磁场。
• 在部分Be星中，测得约100 G的磁场，其极性每8–9分钟发生反转，表明存在动态的局域磁通量环。
• 在τ Sco（B0.2V）及另外两颗β Cephei星（β Cep与V2053 Oph）中，磁场较弱，有效磁场强度B_eff低于100 G。
• 汉勒效应是探测周围盘状磁场的可行诊断工具，已在VLT上为FORS 1分配了专用观测计划。