[论文解读] Rotational velocities of A-type stars. III. Velocity distributions

F. Royer, J. Zorec+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 26, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 59被引用 128

一句话总结

本研究利用稳健的统计去卷积方法，校正投影效应和测量误差，分析了约1,100颗单颗A型恒星的旋转速度。结果揭示了晚B型和早A型恒星的双峰等速分布，表明原主序阶段角动量损失与再分布过程显著影响其旋转特性；而中等和晚A型恒星则表现出明显的慢速旋转星缺失现象，可能与演化效应有关。

ABSTRACT

Aim - In this work, a sample of vsini of B9 to F2-type main sequence single stars has been built from highly homogeneous vsini parameters determined for a large sample cleansed from objects presenting the Am and Ap phenomenon as well as from all known binaries. The aim is to study the distributions of rotational velocities in the mass range of A-type stars for normal single objects. Methods - Robust statistical methods are used to rectify the vsini distributions from the projection effect and the error distribution. The equatorial velocity distributions are obtained for an amount of about 1100 stars divided in six groups defined by the spectral type, under the assumption of randomly orientated rotational axes. Results - We show that late B and early A-type main-sequence stars have genuine bimodal distributions of true equatorial rotational velocities due probably to phenomena of angular momentum loss and redistribution the star underwent before reaching the main sequence. A striking lack of slow rotators is noticed among intermediate and late A-type stars. The bimodal-like shape of their true equatorial rotational velocity distributions could be due to evolutionary effects.

研究动机与目标

• 校正投影和测量效应后，研究单颗A型恒星的真实赤道旋转速度分布。
• 确定A型恒星的旋转速度分布是否为单峰或多重峰，特别是主序早期阶段。
• 评估观测到的分布是否反映恒星形成特征或内部结构特性，尤其是在对流与辐射包层过渡区域附近。
• 在A型恒星的旋转速度分布中识别角动量损失与再分布的痕迹。

提出的方法

• 研究采用约1,100颗单颗A型恒星的样本，排除Am星、Ap星和双星，以确保同质性。
• 使用高斯核与Sheather-Jones带宽选择方法进行核密度估计，以平滑观测到的v sin i分布。
• 采用Lucy迭代去卷积技术，校正测量误差和倾角投影的影响，将误差分布和倾角分布同时作为去卷积核。
• 通过Kolmogorov-Smirnov检验在1%显著性水平下判断收敛，迭代优化密度估计直至收敛。
• 计算变异性带以评估去卷积分布中峰的显著性，确保双峰特征的统计可靠性。
• 按六个光谱型组分别进行分析，并在假设旋转轴方向随机分布的前提下，将结果转换为赤道速度分布。

实验结果

研究问题

• RQ1 在修正投影和测量效应后，单颗晚B型至早A型主序星的旋转速度分布是否为单峰或多重峰？
• RQ2 中等和晚A型恒星的赤道速度分布中双峰状结构的成因是什么？是否与演化过程相关？
• RQ3 中等和晚A型恒星中缺乏慢速旋转星的现象，是源于恒星演化本身还是选择效应？
• RQ4 原主序阶段角动量损失与再分布过程在多大程度上在A型恒星的旋转速度分布中留下痕迹？
• RQ5 早A型恒星旋转速度分布的双峰特性，是否可归因于形成相关过程而非内部结构特性？

主要发现

• 晚B型与早A型主序星的真实赤道旋转速度分布表现出真实的双峰分布，表明原主序阶段的角动量损失与再分布过程显著塑造了其旋转特性。
• 双峰分布归因于原主序演化期间角动量损失与再分布的综合效应，而非观测偏差。
• 中等和晚A型恒星表现出明显的慢速旋转星缺失，表明演化过程（可能与对流与辐射包层的过渡有关）抑制了慢速旋转星的形成或存活。
• 中等和晚A型恒星的观测旋转速度分布与双峰状形态一致，可能主要由演化效应驱动，而非形成特征。
• 统计去卷积方法成功分离出内在的旋转速度分布，揭示了被投影和测量误差掩盖的特征。
• 变异性带证实去卷积分布中观测到的峰具有统计显著性，支持所识别出的双峰和单峰特征的稳健性。