[论文解读] The VLT-FLAMES Tarantula Survey V. The peculiar B[e]-like supergiant, VFTS698, in 30 Doradus

P. R. Dunstall, M. Fraser+8 more|Open Research Online (The Open University)|Jan 30, 2012

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 43被引用 10

一句话总结

本研究基于约400 km s⁻¹的径向速度变化、稳定的12.7天光变周期以及强烈的近红外和中红外超量，将30 Doradus区域中的VFTS698识别为一个可能的相互作用双星系统，其伴星为B型星，主星为被遮蔽的高质量恒星。该系统表现出类似B[e]星的发射特征和复杂的周星物质结构，表明主星周围存在吸积盘，因此应归类为W Serpentis型双星，而非典型的sgB[e]星。

ABSTRACT

We present an analysis of a peculiar supergiant B-type star (VFTS698/Melnick 2/Parker 1797) in the 30 Doradus region of the Large Magellanic Cloud which exhibits characteristics similar to the broad class of B[e] stars. We analyse optical spectra from the VLT-FLAMES survey, together with archival optical and infrared photometry and X-ray imaging to characterise the system. We find radial velocity variations of around 400 km/s in the high excitation Si IV, N III and He II spectra, and photometric variability of ~0.6 mag with a period of 12.7 days. In addition, we detect long-term photometric variations of ~0.25 mag, which may be due to a longer-term variability with a period of ~400 days. We conclude that VFTS698 is likely an interacting binary comprising an early B-type star secondary orbiting a veiled, more massive companion. Spectral evidence suggests a mid-to-late B-type primary, but this may originate from an optically-thick accretion disc directly surrounding the primary.

研究动机与目标

• 确定VFTS698——一个位于30 Doradus区域的奇特B[e]-类似超巨星——的演化状态和物理本质。
• 通过分析光谱和光变周期性、红外超量以及径向速度曲线，解决其分类上的模糊性。
• 检验VFTS698是否符合典型B[e]超巨星的特征，或是否属于另一类相互作用双星。
• 通过随时间变化的发射线轮廓，研究吸积盘和复杂喷流的存在。
• 将VFTS698与已知的sgB[e]星和相互作用双星系统进行比较，以约束其轨道和恒星参数。

提出的方法

• 分析来自VLT-FLAMES调查的高分辨率光学光谱，重点关注高激发态谱线（Si IV、N III、He II）以测量径向速度变化。
• 利用OGLE-III、IRSF和Spitzer调查的档案光变数据，检测周期性和长期光变周期性变化。
• 使用钱德拉档案中的X射线成像数据，评估高能辐射并限制热等离子体的存在。
• 通过合成光谱拟合进行光谱分类和大气参数估计，包括有效温度、表面重力和氮元素丰度。
• 将观测到的发射线轮廓（如P Cygni型、壳层状）与已知的相互作用双星系统（如β Lyrae和RY Scuti）进行比较。
• 通过与已知系统的对比表（表7）比较，估算VFTS698的轨道和恒星参数，包括光度、温度和表面重力。

实验结果

研究问题

• RQ1 VFTS698是典型的B[e]超巨星，还是具有被遮蔽的高质量主星的相互作用双星系统？
• RQ2 在高激发态谱线中观测到的约400 km s⁻¹径向速度变化的原因是什么？这对系统的轨道动力学有何含义？
• RQ3 12.7天的光变周期和长期约400天的变化如何约束该系统的轨道和演化状态？
• RQ4 强烈的近红外和中红外超量的起源是什么？与真实sgB[e]星的超量有何不同？
• RQ5 随时间变化的发射线轮廓（如P Cygni型、壳层状）在多大程度上表明存在涉及吸积盘和喷流的复杂周星物质环境？

主要发现

• VFTS698在高激发态谱线（Si IV、N III、He II）中表现出约400 km s⁻¹的径向速度变化，表明其为光谱双星系统。
• 光变监测显示存在稳定的12.7天周期，光变深度约0.6 mag，与短周期双星系统的轨道运动一致。
• 检测到长期光变周期约400天，光变深度约0.25 mag，这是W Serpentis型系统的典型特征。
• IRSF和Spitzer数据表明系统存在强烈的近红外和中红外超量，表明存在显著的周星尘埃和物质，这在标准sgB[e]星中并不典型。
• 随时间变化的发射线轮廓，包括He I中的P Cygni型轮廓和Fe II的壳层状轮廓，表明存在包含喷流和吸积盘的复杂周星物质环境。
• 光谱特征最合理的解释是：主星为被遮蔽的高质量恒星，具有中晚期型B型光谱，可能源于光学厚的吸积盘；而伴星为早型B型恒星。