[论文解读] The VLT-FLAMES Tarantula Survey XVIII. Classifications and radial velocities of the B-type stars

C. J. Evans, M. Kennedy+15 more|UvA-DARE (University of Amsterdam)|Jan 16, 2015

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 74被引用 32

一句话总结

本文利用VLT-FLAMES Tarantula巡天的数据，为大麦哲伦云30 Doradus区域内的438颗B型恒星提供了光谱分类和径向速度测量。通过径向速度异常识别出9颗候选逃逸星，其中VFTS 358表现出极端特性，暗示其过去经历过双星相互作用，并测得30 Dor的系统径向速度为271.6 ± 12.2 km s⁻¹。

ABSTRACT

We present spectral classifications for 438 B-type stars observed as part of the VLT-FLAMES Tarantula Survey (VFTS) in the 30 Doradus region of the Large Magellanic Cloud. Radial velocities are provided for 307 apparently single stars, and for 99 targets with radial-velocity variations which are consistent with them being spectroscopic binaries. We investigate the spatial distribution of the radial velocities across the 30 Dor region, and use the results to identify candidate runaway stars. Excluding potential runaways and members of two older clusters in the survey region (SL 639 and Hodge 301), we determine a systemic velocity for 30 Dor of 271.6 +/- 12.2 km/s from 273 presumed single stars. Employing a 3-sigma criterion we identify nine candidate runaway stars (2.9% of the single stars with radial-velocity estimates). The projected rotational velocities of the candidate runaways appear to be significantly different to those of the full B-type sample, with a strong preference for either large (>345 km/s) or small (<65 km/s) rotational velocities. Of the candidate runaways, VFTS 358 (classified B0.5: V) has the largest differential radial velocity (-106.9 +/- 16.2 km/s), and a preliminary atmospheric analysis finds a significantly enriched nitrogen abundance of 12+log(N/H) > ~8.5. Combined with a large rotational velocity (vsini = 345 +/- 22 km/s), this is suggestive of past binary interaction for this star.

研究动机与目标

• 为30 Doradus区域内438颗B型恒星提供全面的光谱分类，其中许多恒星此前缺乏分类信息。
• 测量单颗B型恒星及显示径向速度变化的恒星的径向速度，以识别光谱双星和逃逸星。
• 利用一组假设为单星的恒星样本，测定30 Doradus区域的系统径向速度。
• 研究候选逃逸星的运动学和旋转特性，以评估其抛射机制。

提出的方法

• 利用VLT-FLAMES Tarantula巡天提供的高分辨率光学光谱进行光谱分类。
• 通过每颗恒星的多个光谱线计算加权平均值和标准差（论文中的公式1和公式2），推导出径向速度。
• 利用多历元径向速度测量结果评估速度变化性，并识别光谱双星。
• 采用3-σ准则检测径向速度偏离显著的恒星，以识别逃逸星状态。
• 测量并比较候选逃逸星与整个B型恒星样本的投影旋转速度（v sin i）。
• 对部分候选逃逸星（包括VFTS 358）估计大气参数和氮元素丰度。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于一组假设为单星的B型恒星样本，30 Doradus区域的系统径向速度是多少？
• RQ2 在VFTS样本中，有多少颗B型恒星表现出与逃逸星一致的径向速度异常？
• RQ3 候选逃逸星的投影旋转速度与一般B型恒星样本相比是否存在统计学上的显著差异？
• RQ4 在最极端的候选逃逸星VFTS 358中，有哪些证据支持其过去经历过双星相互作用？

主要发现

• 利用273颗假设为单星的B型恒星，测得30 Doradus的系统径向速度为271.6 ± 12.2 km s⁻¹。
• 通过3-σ径向速度偏离准则识别出9颗候选逃逸星，占单星样本的2.9%。
• 候选逃逸星的投影旋转速度呈现双峰分布，强烈偏好v sin i ≤ 65 km s⁻¹ 或 ≥ 345 km s⁻¹。
• VFTS 358是径向速度偏离最大的恒星（−106.9 ± 16.2 km s⁻¹），其v sin i高达345 ± 22 km s⁻¹，且氮元素丰度显著增强（12 + log(N/H) ≥ 8.5）。
• VFTS 358中高旋转速度与氮元素富集的结合，暗示其经历过双星系统中的质量转移过程。
• 样本的径向速度弥散度和运动学特性支持动力学抛射与双星演化在30 Dor逃逸星形成中的作用。