[论文解读] The environment of the fast rotating star Achernar - Thermal infrared interferometry with VLTI/MIDI and SIMECA modeling

P. Kervella, A. Domiciano de Souza+4 more|arXiv (Cornell University)|Dec 13, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用 9

一句话总结

本研究利用VLTI/MIDI热红外干涉测量技术，解析了快速旋转的Be星阿切尔纳周围极向的包层星周介质，发现其在N波段贡献了13.4±2.5%的流量，半高全宽（FWHM）为9.9±2.3 mas（约6 R⋆）。观测到的辐射特征与SIMECA模型对过热极区引发的快速极向喷流的预测一致，证实了极向方向存在准直喷流的存在。

ABSTRACT

Context: As is the case of several other Be stars, Achernar is surrounded by an envelope, recently detected by near-IR interferometry. Aims: We search for the signature of circumstellar emission at distances of a few stellar radii from Achernar, in the thermal IR domain. Methods: We obtained interferometric observations on three VLTI baselines in the N band (8-13 mic), using the MIDI instrument. Results: From the measured visibilities, we derive the angular extension and flux contribution of the N band circumstellar emission in the polar direction of Achernar. The interferometrically resolved polar envelope contributes 13.4 +/- 2.5 % of the photospheric flux in the N band, with a full width at half maximum of 9.9 +/- 2.3 mas (~ 6 Rstar). This flux contribution is in good agreement with the photometric IR excess of 10-20% measured by fitting the spectral energy distribution. Due to our limited azimuth coverage, we can only establish an upper limit of 5-10% for the equatorial envelope. We compare the observed properties of the envelope with an existing model of this star computed with the SIMECA code. Conclusions: The observed extended emission in the thermal IR along the polar direction of Achernar is well reproduced by the existing SIMECA model. Already detected at 2.2mic, this polar envelope is most probably an observational signature of the fast wind ejected by the hot polar caps of the star.

研究动机与目标

• 检测并表征阿切尔纳（一颗快速旋转的Be星）在热红外波段（8–13 µm）周围的星周辐射。
• 利用干涉测量的可见度数据，确定极向方向延伸辐射的角大小和流量贡献。
• 鉴于该恒星已知存在赤道脱出盘，评估赤道星周物质的存在与特性。
• 将观测到的干涉数据与SIMECA模型对阿切尔纳环境的模拟结果进行比较，以检验该模型的预测能力。
• 探究观测到的红外过量是否与热过压极帽引发的快速极向喷流一致。

提出的方法

• 在N波段（8–13 µm）以光谱分辨率R ≈ 30，利用VLTI的MIDI仪器，在三条基线（UT1-UT4、UT1-UT2、UT3-UT4）上对阿切尔纳进行热红外干涉观测。
• 采用SCIPHOT模式同时记录测光与干涉信号，以提升可见度校准精度。
• 使用MIA和EWS软件包处理原始数据，并提取N波段范围内的校准平方可见度（V²）。
• 将观测到的可见度数据拟合为一个代表叠加在恒星光球层上的星周包层的高斯模型，以推导包层的流量贡献与角大小。
• 将推导出的包层参数（流量贡献、FWHM）与SIMECA模型对阿切尔纳环境的预测进行比较，该模型模拟了热星的辐射转移与风动力学。
• 使用δ Phe作为光谱测光标准星，以校正大气与仪器效应，假设其在N波段为未分辨源（θ_LD = 2.24 ± 0.02 mas）。

实验结果

研究问题

• RQ1 阿切尔纳的热红外辐射是否显示出极向方向存在延伸星周物质的证据？
• RQ2 通过干涉测量，阿切尔纳在N波段的星周包层的角大小与流量贡献是多少？
• RQ3 观测到的极向包层是否与SIMECA模型中热过压极帽引发的快速极向喷流预测一致？
• RQ4 在基线覆盖有限的情况下，赤道方向星周物质的流量贡献上限是多少？
• RQ5 干涉测量结果与从光谱能量分布测得的测光红外过量相比如何？

主要发现

• 根据干涉可见度测量结果，极向星周包层在N波段贡献了13.4±2.5%的光球层流量。
• 极向包层的半高全宽（FWHM）为9.9±2.3 mas，基于阿切尔纳的视 parallax 与极半径，对应约6 R⋆。
• 观测到的流量贡献与从光谱能量分布测得的10–20%红外过量一致。
• SIMECA模型预测N波段的CSE流量贡献为11%，FWHM约为10 mas，与观测值高度一致。
• 基于赤道方向基线上的可见度测量，赤道星周包层的流量贡献上限为5–10%。
• IRAS在25和60 µm波段的红外数据未显示强烈过量，这与SIMECA模型预测不一致，表明观测期间活动水平可能较低，或模型在长波段存在不准确之处。