[论文解读] Similarities in the structure of the circumstellar environments of B[e] supergiants and yellow hypergiants

A. Aret, И. Колка+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 14, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 5

一句话总结

本研究通过光学光谱分析，识别出热黄超巨星（YHGs）与B[e]超巨星（B[e]SGs）中常见的包层结构，发现两者均表现出由[O i]和[Ca ii]禁线发射线追踪的盘状环境。V509 Cas中这些线条的运动学轮廓表明存在开普勒盘，提示YHGs可能通过轴对称质量抛射演化为B[e]SGs。

ABSTRACT

Yellow Hypergiants (YHGs) and B[e] supergiants (B[e]SGs), though in different phases in their evolution, display many features in common. This is partly due to the fact that both types of objects undergo strong, often asymmetric mass loss, and the ejected material accumulates in shells, rings, or disk-like structures, giving rise to emission from warm molecules and dust. We performed an optical spectroscopic survey of northern Galactic emission-line stars aimed at identifying tracers for the structure and kinematics of circumstellar environments. We identified two sets of lines, [O I] and [Ca II], which originate from the discs of B[e]SGs. The same set of lines is observed in V1302 Aql and V509 Cas, which are both hot YHGs. While V1302 Aql is known to have a disc-like structure, the kinematical broadening of the lines in V509 Cas suggest a Keplerian disk or ring around this star alike their hotter B[e]SG counterparts.

研究动机与目标

• 研究B[e]超巨星与黄超巨星包层环境在结构与运动学上的相似性。
• 确定热YHGs是否表现出与已知具有致密开普勒盘的B[e]SGs相似的盘状结构。
• 通过分析其包层中的禁线，探索YHGs与B[e]SGs之间的演化联系。
• 评估脉动驱动的质量抛射是否在YHG穿越“黄隙”期间由球对称演变为轴对称。

提出的方法

• 利用Perek 2米望远镜上的Coudé光谱仪，对北天银河系发射线星体开展高分辨率光学光谱调查（R ≈ 13,000–18,000）。
• 聚焦于特定禁线：[O i] λλ6300, 6364 和 [Ca ii] λλ7291, 7324，这些线已知可追踪高密度、延展的包层结构。
• 分析线轮廓以推断包层物质的运动学与几何形态，特别关注双峰轮廓，其特征指示旋转盘或环结构。
• 将热YHGs（V1302 Aql, V509 Cas）与冷YHGs（ρ Cas, V1427 Aql）的光谱特征与B[e]SGs（如MWC 349A, 3 Pup）进行比较，以识别共同的示踪线。
• 将Ca ii红外三重线（8470–8980 Å）作为补充诊断工具，用于分析激发条件与发射几何形态。
• 将光谱线行为与恒星有效温度及演化状态相关联，以推断YHG演化过程中质量抛射几何形态的变化。

实验结果

研究问题

• RQ1 热黄超巨星是否表现出与B[e]超巨星相似的包层结构，特别是盘状几何形态？
• RQ2 YHGs中[O i]与[Ca ii]禁线的运动学轮廓能否指示开普勒盘或环的存在？
• RQ3 脉动在YHG穿越“黄隙”期间驱动质量抛射从球对称向轴对称转变的过程中起何作用？
• RQ4 基于共享的包层特征，是否存在可检测到的热YHGs与B[e]SGs之间的演化联系？
• RQ5 为何仅热YHGs在[O i]与[Ca ii]线中均显示发射，而冷YHGs仅显示[Ca ii]发射或吸收？

主要发现

• [O i]与[Ca ii]禁线在B[e]SGs与热YHGs中均被探测到，表明存在相似的高密度、延展包层结构。
• 在热YHG V509 Cas中，[Ca ii]线呈现双峰轮廓，而[O i]线在当前光谱分辨率下为单峰，表明[Ca ii]可能在更靠近恒星的位置形成，存在于旋转盘或环中。
• V509 Cas中[Ca ii]线的运动学展宽与开普勒旋转轮廓一致，支持盘状结构的存在。
• V1302 Aql（一额热YHG）表现出窄而单峰的禁线轮廓，与盘的极向视图一致，且已知拥有大质量、富含尘埃的包层盘。
• 冷YHGs（ρ Cas, V1427 Aql）仅显示[Ca ii]发射或吸收，未检测到[O i]，表明激发度较低或几何形态不同，可能由于温度较低且缺乏致密温暖的盘状物质。
• YHGs中从球对称到轴对称质量抛射的转变可能与穿越“黄隙”期间脉动特性的变化相关，热YHGs表现出与B[e]SGs相似的盘状特征。