[论文解读] The stellar upper mass limit in the solar neighborhood

J. Maíz Apellániz, N. R. Walborn+5 more|arXiv (Cornell University)|Feb 20, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 3

一句话总结

本研究通过分析大质量O型恒星的高分辨率哈勃空间望远镜和地面光谱数据，调查了太阳邻近区域的恒星质量上限。该研究将Pismis 24-1分解为三重系统，将HD 93129A分解为一个紧密双星系统，显示其各成员星质量约为95 M⊙，不确定性约10 M⊙，远低于150 M⊙的质量上限，从而支持当前的理论质量极限。

ABSTRACT

We are using HST GO programs 10205, 10602, and 10898 to test the stellar upper mass limit in the solar vicinity by attempting to detect optical close companions, thus lowering the calculated evolutionary masses. We have observed with ACS/HRC all the known (as of early 2005) Galactic O2/3/3.5 stars. We also have observations with HST/FGS and ground-based spectroscopy from LCO and CASLEO. Here we discuss our results for Pismis 24 and HD 93129A.

研究动机与目标

• 利用高分辨率观测，检验太阳邻近区域理论恒星质量上限约150 M⊙的假设。
• 确定先前报道的O型恒星极高质量（例如210–291 M⊙）是否准确，或是否因未分辨的双星系统而被高估。
• 通过多波段测光与光谱观测，精确测量附近星团中最高质量恒星的演化质量。
• 通过长期天体测量监测，评估HD 93129A双星系统的动力学质量。

提出的方法

• 利用哈勃空间望远镜（HST）的ACS/HRC和FGS进行高分辨率观测，解析大质量O型恒星的紧密光学与天体测量伴星。
• 利用LCO的Baade望远镜和CASLEO进行地面光谱观测，分解双星光谱并测量径向速度变化。
• 结合HRC与2MASS数据，利用CHORIZOS处理进行测光分析，以获得准确的消光修正。
• 使用Martins等人（2005）的温度校准方法及零龄主序演化模型，计算恒星质量。
• 对FGS数据进行长达10年的天体测量分析，测量轨道运动并推断HD 93129A的动力学质量。
• 利用MULTISPEC对Pismis 24-1各成分进行光谱分解，分离流量与径向速度贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 先前报道的Pismis 24-1和HD 93129A的极高演化质量是否准确，还是因未分辨的双星系统而被高估？
• RQ2 在解析其光学与光谱双星后，Pismis 24-1系统各成分的真实单个质量是多少？
• RQ3 HD 93129A系统是否表现出可测量的轨道运动，其总动力学质量是否可被约束？
• RQ4 消光对这些大质量恒星质量推导的影响如何，其测量精度如何？
• RQ5 太阳邻近区域大质量恒星的观测质量是否挑战约150 M⊙的理论质量上限？

主要发现

• Pismis 24-1被分解为三个成分：两个形成紧密光谱双星（Pis 24-1NE和SW），以及第三个（Pis 24-17），三者均为早型O3.5或O4型恒星。
• Pis 24-1NE、Pis 24-1SW和Pis 24-17的零龄演化质量均约为95 M⊙，不确定性约10 M⊙。
• 先前报道的Pis 24-1表观质量210–291 M⊙是由于未分辨的双星成分而被高估的结果。
• HD 93129A被确认为一个紧密天体测量双星，其相对自行沿Aa与Ab连线方向为2.08 ± 0.23 mas/year。
• 在假设轨道为圆形且轨道倾角为俯视（边缘向）的条件下，HD 93129A系统的总动力学质量估计为200 ± 45 M⊙，但轨道可能高度椭圆或倾斜。
• Pismis 24中三颗恒星及HD 93129A系统的观测质量均与当前约150 M⊙的理论质量上限一致。