[论文解读] The 2021 outburst of RS Oph: a pictorial atlas of the spectroscopic evolution. II. From day 19 to 102 (solar conjunction)

U. Munari, P. Valisa|arXiv (Cornell University)|Mar 2, 2022

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 4

一句话总结

本文提供了RS Oph在2021年新星爆发期间第19天至第102天的高分辨率光谱图谱，覆盖至太阳合日之前。光谱演化平滑，揭示出两个明显的喷流组分：快速、未减速的喷流产生高斯型轮廓，而较慢的三波峰轮廓则与具有赤道环状结构的双极喷流相关。同时，6825 Å处的冕状线和拉曼散射现象表明，中性风持续存在，电离过程持续至约第87天。

ABSTRACT

We present the second part (days 19 to 102) of our high-resolution Echelle atlas of the spectral evolution of RS Oph during the 2021 nova outburst. Some quick conclusions that can be drawn are: (1) the spectra evolution has progressed smoothly, suggesting that both the expansion of the ejecta through the pre-existing RG wind and the photo-ionization from the central source did not encountered sudden discontinuities prior to switch-off of the nuclear burning; (2) the 2021 spectral evolution is similar to that of the 2006 eruption, with a mirror-appearance of the triple-peaked line profiles (blue peak brighter than red in 2006, the opposite in 2021); (3) the evolution of the triple-peaked profiles progressed similarly through different excitation and ionization degrees, suggesting an origin in a bipolar outflow nested to an equatorial torus; (4) the time-behavior of coronal emission lines appears quite smooth, both in terms of radiated flux as well as evolution of the triple-peaked profiles, with a plateau at maximum lasting up to about day 87; (5) there seems to exist within RS Oph two distinct types of ejecta: one fast moving and producing Gaussian-like line profiles (primarely [NII] and [OIII]), that keep expanding at FWHM=1000 km/s with no sign of ongoing deceleration during the two months leading up to Solar conjunction, and slower moving ejecta giving rise to the triple-peaked line profiles (HeI, HeII, coronal lines, and also Balmer lines at later times), for which the separation in velocity of blue and red peaks is still shrinking at the time of Solar conjunction when it reaches an average of 330 km/s; (6) the "symbiotic band" at 6825 Ang, due to Raman scattering of OVI 1032 by neutral hydrogen, appears simultaneously with the coronal lines: its very presence indicates that a sizeable part of the wind of the red giant has remained neutral during the development of coronal lines.

研究动机与目标

• 记录RS Oph在2021年新星爆发期间第19天至第102天的详细光谱演化，涵盖从高电离谱线首次出现至太阳合日的阶段。
• 分析发射线轮廓（尤其是三波峰结构）的时间演化，以推断喷流的几何形态与运动学特征。
• 研究冕状发射线及6825 Å处拉曼散射特征的行为，以评估电离条件和红巨星风的状态。
• 将2021年爆发与2006年爆发进行比较，重点关注谱线轮廓对称性与轨道相位的影响。
• 建立一个均匀、高信噪比、绝对通量校准的数据集，以支持多波段观测并用于未来建模。

提出的方法

• 使用意大利阿尔卑斯山区的Varese 0.84米和Asiago 1.82米望远镜上的仪器，每日进行高分辨率阶梯光谱观测。
• 在所有三台望远镜（Asiago 1.22米、1.82米、Varese 0.84米）上采用相同的IRAF数据还原与校准程序，以确保光谱的一致性。
• 在所有观测站点使用一致的星等光谱标准，以实现绝对通量校准。
• 呈现选定日期的3200–8000 Å光谱，并聚焦于42个独立历元的绝对通量校准线轮廓。
• 分析线轮廓、FWHM、积分通量及速度偏移的时间演化，特别关注HeI、HeII、冕状线和巴耳末线。
• 通过轮廓形态与速度演化比较2021年与2006年爆发，以推断轨道相位依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 从第19天到第102天，RS Oph的光谱演化如何反映喷流动力学与中心源电离输出的变化？
• RQ2 观测到的三波峰线轮廓不对称性（2006年为蓝峰更亮，2001年为红峰更亮）的成因是什么？其与轨道相位有何关联？
• RQ3 在谱线轮廓中观测到的两个明显喷流组分——快速高斯型与较慢三波峰特征——的本质是什么？
• RQ4 冕状发射线与6825 Å处的拉曼散射特征如何演化？它们揭示了红巨星风的电离状态如何？
• RQ5 三波峰轮廓速度分离率在第30天左右出现间断的显著意义是什么？

主要发现

• 从第19天到第102天，光谱演化平滑无突变，表明在核燃烧停止前，喷流膨胀与光致电离过程均无重大中断。
• 2021年爆发的三波峰轮廓与2006年爆发呈镜像对称，可能由于两次爆发在红巨星伴星轨道相位上处于相反位置。
• 三波峰线轮廓的速度分离率在第30天前以-10 km s⁻¹/天的速率减小，之后减缓至-1 km s⁻¹/天，表明存在结构或动力学转变。
• 冕状发射线[FeX]、[FeXI]、[FeXIV]在约第87天达到通量平台并逐渐下降，与白矮星核燃烧停止后逐步消散与冷却一致。
• 识别出两个明显的喷流组分：快速喷流（FWHM ≈ 1000 km s⁻¹）在83天内未见减速；较慢喷流（在太阳合日时速度分离约330 km s⁻¹）产生三波峰轮廓。
• 6825 Å处拉曼散射带与冕状线同时出现并共同演化，表明在峰值电离阶段，红巨星风的显著部分仍保持中性，持续至约第87天。