[论文解读] Stellar Properties of Embedded Protostars

R. J. White, Thomas P. Greene+3 more|arXiv (Cornell University)|Apr 4, 2006

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 2被引用 5

一句话总结

本文利用高分辨率光谱和SED建模，分析了处于吸积阶段的I类原恒星的恒星性质与吸积特性。研究发现，I类恒星的质量和年龄与T Tauri星（II类）相似，但平均吸积率更高、自转更快，表明存在间歇性质量吸积，且可能因视线方向或包层效应导致误分类。

ABSTRACT

(Abridged) High dispersion spectrographs on large aperture telescopes have recently allowed observers to study the stellar and accretion properties of deeply embedded young stars, commonly referred to as Class I stars. We summarize these newly determined properties and compare them with observations of more optically revealed Class II (T Tauri) stars. Class I stars have spectral types and stellar luminosities similar to those of Class II stars, suggesting similar masses and ages. Estimates of stellar luminosity and age, however, are especially uncertain given the large extinctions, scattered light emission and continuum excesses typical of Class I stars. Several candidate Class I brown dwarfs are identified. Class I stars appear to rotate more rapidly than T Tauri stars, by roughly a factor of 2. Likewise, Class I disk accretion rates are only a factor of two larger than those of T Tauri stars, less than the mass infall rates predicted by envelope models by 1-2 orders of magnitude. In at least a few cases the discrepancy appears to be caused by T Tauri stars being misclassified as Class I stars because of their edge-on disk orientation. Stars where the envelope density and infall velocity have been determined directly and unambiguously imply that stellar mass is not acquired in a steady-state fashion, but instead through brief outbursts of enhanced accretion. If some Class I stars are in fact as old as T Tauri stars, replenishment may be necessary to sustain the long-lived envelopes, possibly via continued dynamical interactions with cloud material.

研究动机与目标

• 在高消光和散射光影响下，确定嵌入式I类原恒星的恒星性质（质量、光度、年龄）。
• 比较I类恒星与II类（T Tauri）恒星的吸积率和自转速度，评估其演化差异。
• 探究观测到的盘面吸积率与理论包层吸积率之间的差异是否暗示间歇性吸积或误分类。
• 识别I类棕矮星候选体，并与恒星原恒星进行性质比较。
• 通过比较不同星协形成区（如猎户座-御夫座与ρ Ophiuchi）来评估环境因素对吸积和演化状态的影响。

提出的方法

• 利用大口径望远镜的高分辨率光谱，通过发射线（如Brγ）测量恒星参数（Teff, log g）和吸积率。
• 应用合成光谱建模以推导表面重力和半径，从而通过演化轨迹获得更精确的年龄估计。
• 分析2–25 μm波段的光谱能量分布（SED），利用α（红外谱指数）和Tbol（总光度温度）将恒星分类为I类、II类或过渡I/II类。
• 将观测到的盘面吸积率（基于Brγ和连续谱过量）与理论包层吸积率（基于模型，如Adams et al. 1987; Whitney et al. 1997）进行比较。
• 利用干涉成像和散射光成像评估包层几何结构与取向，减少因边缘朝向盘面导致的偏差。
• 在多个星协形成区（如猎户座-御夫座、ρ Ophiuchi）间进行统计比较，评估环境依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在高消光和散射光影响下，I类原恒星的推断质量与年龄是否与II类T Tauri星一致？
• RQ2 I类恒星是否系统性地表现出高于II类恒星的盘面吸积率？如果是，这是否源于演化阶段差异或观测偏差？
• RQ3 由模型推导的包层吸积率与观测到的盘面吸积率之间的差异在多大程度上表明吸积历史为非稳态？
• RQ4 取向效应（如边缘朝向的盘面）是否可能导致T Tauri星被误分类为I类恒星？
• RQ5 是否存在环境依赖性的证据（如湍流、气体温度）影响I类恒星的观测性质与吸积率？

主要发现

• I类恒星的光谱型和恒星光度与II类恒星相似，表明其质量和年龄相近，但因消光和散射光影响，年龄估计仍存在不确定性。
• I类恒星的平均自转速度约为T Tauri星的两倍，表明角动量演化可能存在差异，或存在误分类偏差。
• I类恒星的盘面吸积率平均为II类恒星的数倍，且存在环境依赖性——尤其在ρ Ophiuchi中差异更显著，高于猎户座-御夫座。
• 观测到的盘面吸积率比理论包层吸积率低1–2个数量级，表明吸积更可能为间歇性或爆发式，而非稳态质量增长。
• 在某些情况下，包层吸积率与盘面吸积率之间的差异可归因于T Tauri星因边缘朝向盘面结构而被误分类为I类恒星。
• 对于至少少数系统，直接测量包层密度和吸积速度证实质量并非持续稳定吸积，而是以短暂爆发形式进行，暗示其形成过程非单调。