[论文解读] Magnetism of Herbig Ae/Be stars

G. A. Wade, E. Alécian+5 more|ArXiv.org|Jan 4, 2009

Astro and Planetary Science被引用 4

一句话总结

该论文首次提供了9颗金牛T型Ae/Be星中存在强而全局组织的磁场的直接证据，其偶极分量强度约为1 kG，且长期稳定，表明其可能起源于化石磁场。大多数磁性HAeBe星的低磁性发生率（约7%）及缺乏化学异常特征，挑战了磁层吸积模型，支持在类太阳前主序中等质量恒星中，化石磁场理论优于活跃发电机机制的假设。

ABSTRACT

Observations of magnetic fields of stars at the pre-main sequence phase can provide important new insights into the complex physics of the late stages of star formation. This is especially true at intermediate stellar masses, where magnetic fields are strong and globally organised, and therefore most amenable to direct study. Recent circularly-polarised spectroscopic observations of pre-main sequence Herbig Ae/Be stars have revealed the presence of organised magnetic fields in the photospheres of a small fraction of these objects. To date, 9 magnetic HAeBe stars have been detected, and those detections confirmed by repeated observations. The morphology and variability of their Stokes V signatures indicates that their magnetic fields have important dipole components of kG strength, and that the dipole is stable on timescales ofat least years. These magnetic stars exhibit a large range of stellar mass, from about 2-13 solar masses, and diverse rotational properties, with vsini from a few km/s to 200 km/s. Most magnetic HAeBe stars show approximately solar abundances; they clearly do not generally exhibit the strong and systematic peculiarities of the magnetic main sequence A and B type stars (the Ap/Bp stars). The observed fractional bulk incidence of magnetic HAeBe stars is about 7%, a value compatible with the incidence of magnetic intermediate-mass stars on the main sequence. This low incidence is at odds with formation scenarios generally involving magnetically-mediated accretion. The similarily between the magnetic properties of the pre-main sequence and main sequence intermediate-mass stars appears compatible with the hypothesis of a fossil origin of magnetism in these objects.

研究动机与目标

• 利用圆偏振光谱学研究前主序金牛T型Ae/Be星中磁场的存在及其特性。
• 确定这些恒星中的磁场是由活跃发电机机制产生，还是早期演化阶段的化石残留。
• 评估磁场在磁层吸积、角动量损失及化学异常特征形成中的作用。
• 将金牛T型Ae/Be星的磁性特征与主序A型/B型星（Ap/Bp星）进行比较，以检验化石磁场假说。
• 基于观测到的磁场强度和自转特性，评估磁层吸积模型在中等质量前主序恒星中的有效性。

提出的方法

• 利用ESPaDOnS等仪器开展大规模圆偏振光谱巡天，探测谱线中的纵向塞曼效应。
• 采用蒙特卡洛模拟评估探测灵敏度，并为未检测到的磁场设定上限。
• 测量Stokes I和V轮廓，推断磁场的几何结构、强度及其在数年时间尺度上的稳定性。
• 利用旋转速度（v sin i）和推断的自转周期，评估角动量损失，并与理论模型比较。
• 分析磁性HAeBe星中的元素丰度分布，以寻找与Ap/Bp星典型的化学异常特征相符的信号。
• 将观测到的磁场强度和几何结构与磁层吸积模型（Königl, Shu等人，Cameron & Campbell）的预测进行对比。

实验结果

研究问题

• RQ1 金牛T型Ae/Be星是否拥有强而有序的磁场？其几何结构和强度如何？
• RQ2 观测到的HAeBe星磁场是否与化石起源一致，还是表明存在活跃发电机机制？
• RQ3 观测到的磁场在多大程度上支持前主序中等质量恒星中的磁层吸积模型？
• RQ4 磁性HAeBe星的自转特性与非磁性恒星相比如何？这对角动量演化有何启示？
• RQ5 磁性HAeBe星是否表现出与主序Ap/Bp星相似的化学异常特征？若存在，这些特征在演化过程中何时形成？

主要发现

• 已确证在9颗金牛T型Ae/Be星中存在强而全局组织的磁场，其偶极分量强度约为1 kG。
• 这些恒星中的磁场在至少数年的时间尺度上保持稳定，表明其具有长期存在的相干磁场结构。
• 磁性HAeBe星的观测发生率约为7%，该数值与磁性主序A型和B型星的发生率一致。
• 大多数磁性HAeBe星未表现出Ap/Bp星典型的强化学异常特征，表明化学丰度异常可能在演化后期才出现。
• 磁层吸积模型（Königl与Shu等人）要求磁场强度达约500 G才能实现吸积，但观测到的磁场在多数情况下过弱，无法支持此类吸积过程。
• 许多磁性HAeBe星为慢速自转星体，表明角动量损失已显著发生，与前主序阶段磁制动作用一致。