[论文解读] The binary Be star {\delta} Sco at high spectral and spatial resolution: Disk geometry and kinematics before the 2011 periastron

A. Meilland, O. Delaa+19 more|arXiv (Cornell University)|Jun 9, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 34被引用 29

一句话总结

本研究利用甚大望远镜干涉仪/AMBER和CHARA/VEGA的高光谱与空间分辨率干涉测量，解析了双星Be星δ Sco在2011年近日点前的周围盘结构。研究发现，该盘以旋转为主导，具有开普勒运动学特征，盘膨胀速度约为0.2 km s⁻¹，几何形态与其他准临界旋转Be星一致，尽管该恒星仅以约其临界速度的70%旋转，表明仅靠旋转可能不足以驱动质量抛射。

ABSTRACT

Classical Be stars are hot non-supergiant stars surrounded by a gaseous circumstellar disk that is responsible for the observed IR-excess and emission lines. The influence of binarity on these phenomena remains controversial. delta Sco is a binary system whose primary suddently began to exhibit the Be phenomenon at the last periastron in 2000. We want to constrain the geometry and kinematics of its circumstellar environment. We observed the star between 2007 and 2010 using spectrally-resolved interferometry with the VLTI/AMBER and CHARA/VEGA instruments. We found orbital elements that are compatible with previous estimates. The next periastron should take place around July 5, 2011 (+- 4,days). We resolved the circumstellar disk in the HAlpha (FWHM = 4.8+-1.5mas), BrGamma (FWHM = 2.9 0.,mas), and the 2.06$ \mu$m HeI (FWHM = 2.4+-0.3mas) lines as well as in the K band continuum (FWHM ~2.4mas). The disk kinematics are dominated by the rotation, with a disk expansion velocity on the order of 0.2km/s. The rotation law within the disk is compatible with Keplerian rotation. As the star probably rotates at about 70% of its critical velocity the ejection of matter doesn't seems to be dominated by rotation. However, the disk geometry and kinematics are similar to that of the previously studied quasi-critically rotating Be stars, namely Alpha Ara, Psi Per and 48 Per.

研究动机与目标

• 在2011年近日点前，约束双星Be星δ Sco周围盘的几何结构与运动学特征。
• 研究双星系统是否影响Be星周围盘的形成与动力学。
• 确定观测到的盘特性是否与开普勒旋转及旋转抛射机制一致。
• 评估恒星自转与其他物理过程在驱动Be星质量抛射中的作用。
• 将δ Sco的盘特性与α Ara、ψ Per和48 Per等其他研究充分的Be星进行比较。

提出的方法

• 利用甚大望远镜干涉仪/AMBER和CHARA/VEGA仪器进行光谱分辨干涉测量，获取Hα、Brγ和He i（2.06 µm）发射线及K波段连续谱的高角分辨率数据。
• 通过建模可见度与谱线中的差分相位，推断盘的几何结构与运动学特征。
• 利用多历元干涉测量数据确定轨道元素，并与先前估计值进行比较。
• 应用简单运动学模型，假设为旋转的开普勒盘，以拟合观测到的差分相位与可见度。
• 使用已校准的干涉数据，结合已知的基线几何结构与大气条件，以最小化系统误差。
• 比较线轮廓不对称性与可见度不对称性，以评估盘的非均匀性及潜在非轴对称结构。

实验结果

研究问题

• RQ1 δ Sco周围盘的动力学结构为何？是否与开普勒旋转一致？
• RQ2 该盘的空间尺度与速度结构与具有相似自转特性的其他Be星相比如何？
• RQ3 双星系统在塑造δ Sco盘几何结构及驱动质量抛射中起何种作用？
• RQ4 观测到的盘膨胀速度是否与旋转驱动或爆发驱动的抛射机制一致？
• RQ5 该恒星的自转速率（vsini = 175 km s⁻¹）在多大程度上可解释周围盘的形成？

主要发现

• δ Sco的周围盘在Hα线中被空间解析，其半高全宽（FWHM）为4.8 ± 1.5 mas。
• Brγ线的FWHM为2.9 ± 0.5 mas，He i（2.06 µm）线的FWHM为2.4 ± 0.3 mas。
• K波段连续谱的FWHM约为2.4 mas。
• 盘的动力学以旋转为主导，盘膨胀速度为0.2 km s⁻¹，表明径向外流可忽略不计。
• 盘内旋转律与开普勒旋转一致，内边界以临界速度旋转。
• 该恒星的自转速度约为其临界速度的70%（Vcrit ≈ 500 km s⁻¹），表明仅靠自转可能不足以成为质量抛射的主要驱动力。