[论文解读] The galactic unclassified B[e] star HD 50138. II. Interferometric constraints on the close circumstellar environment

M. Borges Fernandes, A. Meilland+8 more|arXiv (Cornell University)|Jan 25, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 23被引用 26

一句话总结

本研究首次利用甚大望远镜干涉仪（VLTI）的多波长光学与红外干涉测量数据，解析并表征了未分类B[e]型恒星HD 50138的包周环境。结果揭示了一个相对于天球面倾角为71°±7°的尘埃包周盘，视线方向倾角为56°±4°，处于中等视角，其中一个紧凑的热气体成分贡献了61%的K波段通量，表明存在一个几何上薄且非球对称的盘状结构，这解释了B[e]现象的成因。

ABSTRACT

HD 50138 is a southern star that presents the B[e] phenomenon, but its evolutionary stage is still not well known. This object presents spectral variability, which can be explained by outbursts or shell phases and spectropolarimetric observations have shown the presence of a non-spherically symmetric circumstellar environment that is responsible for the B[e] phenomenon. Based on recent optical long baseline interferometric observations from the VLTI/MIDI and VLTI/AMBER, and also from the Keck segment-tilting experiment, we study the structure of the circumstellar environment of HD 50138, through a geometrical analytical modeling, also using the recent LITpro software and considering a large space of parameters. We resolve and describe its circumstellar geometry for the first time in detail. The presence of a dusty circumstellar disk with an orientation onto the sky-plane of 71+-7 degrees, which is perpendicular to the polarimetric measurements from the literature, was derived. We also derived that HD 50138 is seen under an intermediate angle related to the line of sight, 56+-4 degrees. In addition, the structure of the disk and the flux contributions of the gas and dust components is discussed.

研究动机与目标

• 确定银河系中一颗演化状态尚不明确的未分类B[e]型恒星HD 50138的包周环境几何结构。
• 利用高角分辨率干涉测量数据，解析HD 50138附近尘埃与气体成分的空间分布。
• 利用H、K和N波段的多波长干涉测量数据，约束包周盘的取向与几何结构。
• 量化红外波段中恒星、气体与尘埃成分的通量贡献。
• 将观测到的偏振与光谱变异性与一个能解释非球对称、非对称包周环境的物理盘模型相协调。

提出的方法

• 利用甚大望远镜干涉仪（VLTI）的MIDI与AMBER仪器的长基 baseline 干涉数据，以及凯克望远镜的镜段倾斜实验数据，实现高角分辨率。
• 采用几何解析建模方法，对H、K和N波段的可见度与闭合相位数据进行拟合，使用LITpro软件进行参数空间探索。
• 建模包括恒星、紧凑热气体（小尺度）和尘埃盘的独立成分，自由参数包括尺寸、偏心率、位置角与倾角。
• 利用2MASS测光数据与VLTI/MIDI光谱，对H、K和N波段的观测通量进行拟合，以推导各成分的相对贡献。
• 通过主轴方向与各成分的扁平度，推断盘的几何结构及其与偏振数据的一致性。
• 通过将推导出的盘几何结构与观测到的偏振及发射线轮廓进行比较，约束视线倾角。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于干涉观测，HD 50138的包周环境几何结构是什么？
• RQ2 尘埃与气体成分的空间分布如何？它们在H、K和N波段的通量贡献分别是什么？
• RQ3 包周盘相对于视线方向的倾角是多少？与偏振测量结果相比如何？
• RQ4 K波段中的紧凑成分是否与热气体辐射一致？其形态对盘动力学有何启示？
• RQ5 观测到的光谱变异性与偏振现象能否由一个几何上薄且非球对称的盘模型解释？

主要发现

• 首次利用干涉数据解析了HD 50138的包周环境，揭示了一个尘埃包周盘。
• 该盘相对于天球面倾角为71°±7°，其位置角与N波段发射的主轴方向一致。
• 视线倾角为56°±4°，表明为中等视角，这解释了观测到的光谱变异性。
• 一个FWHM = 5.1±1.1 mas（2.6 AU）的紧凑成分贡献了61%±6%的K波段通量，被解释为来自盘或星风的热气体辐射。
• 气体成分的扁平度为1.7±0.3，与10.7 µm处尘埃盘的扁平度1.82±0.02相容，支持二者共位置的盘状结构。
• H、K和N波段的通量贡献显示，尘埃主导了N波段辐射，而气体主导了K波段辐射，恒星在红外波段的贡献可忽略。