高分散分光器HDS波長域課件

2023/7/23要旨○シリケイトダスト輝線を示す炭素星BMGemの紫外域スペクトルをすばるHDSで観測○

BMGemに伴星が存在し、降著円盤が形成され、高速ジェットが発生している直接の証拠を提示?バルマー、パッシェン連続光?Hγ～H23のバルマー輝線（P-Cyg型、Ve～400km/ｓ、時間変動）○伴星の第一候補は低質(zhì)量主系列星、第二は白色矮星?放射光度～１Lo（シリケイトダストは～100Lo）?脫出速度：主系列星～數(shù)百m/s、白色矮星～數(shù)千m/s?質(zhì)量降著率：主系列星10-8Mo/yr(10%捕捉)白色矮星10-9Mo/yr(1%捕捉)＝＞BMGemに低質(zhì)量主系列星の伴星の存在を結(jié)論2023/7/23中小質(zhì)量星の星の進化経路:

小質(zhì)量星(~0.8Msun---~1.5Msun):=>縮退He核,H殻燃焼

=>縮退C,O核,HとHe殻燃焼中質(zhì)量星(~1.5Msun---6~8Msun):=>非縮退He核,H殻燃焼

=>縮退C,O核,HとHe殻燃焼

AGB段階でHe燃焼殻の熱パルスと物質(zhì)混合

HecoreHshellburn.C,OcoreHeHshellburn.Heshellburn.1R*RGBAGBTeLRGBHBAGBPNWDpost-AGB炭素星の生成理論:Iben1975,Sugimoto&Nomoto1975観測.:Blancosurvey,Magellanicclouds2023/7/23Little-Marenin1986Willems&deJong1986BMGemシリケイト炭素星の発見?大気は炭素過多?星周ダストは酸素過多2023/7/23Benson&Little-Marenin1987Nakada,Onaka,Izumiuraetal.1987星周領域にガス相でも酸素過多の狀況が確認された水メーザー輝線の検出2023/7/23結(jié)晶質(zhì)シリケイト輝線を示す炭素過多天體も見つかったMolsteretal.2001IRAS09425-6040Crystalline2023/7/23SilicateCarbonStarsはどういう天體か？シリケイトダストは何処にあるのか？初期に提案された描像：炭素星とOH/IR星の連星系?近赤外域分光でOH/IR星の特徴見られず?二つの星がほぼ同じ質(zhì)量を持つのは難しいM型星から炭素星へ進化した直後の星?炭素星になって既に50年以上経過?一方、可視、赤外のスペクトルに時間的変化が見られないCCOH/IRO-richdustshellO-richdustshell2023/7/23

新たに提出された二つの描像：

-どちらも低光度の伴星を仮定

-さらに、その伴星に起因する効果を期待

1)連星系を取り巻く、壽命の長い円盤狀の貯蔵層

(Kahaneetal.1998,Jura&Kahane1999)2)M型星時代の酸素過剰の質(zhì)量放出流を捕獲?保持している伴星まわりの円盤

(Lloyd-Evans1990,Yamamuraetal.2000)Kahaneetal.1998Yamamuraetal.20002023/7/23シリケイト炭素星の謎に迫るには？

-伴星の存在を確認することが本質(zhì)的

-炭素星のVioletopacityproblemが逆に利用できる

-すばる高分散分光器HDSの立ち上がり

*紫外域まで感度がある

=>伴星の徴候を探す（＋炭素星の紫域のスペクトル探査）今回の研究の動機:2023/7/23

望遠鏡:

すばる(D=8.2m,MaunaKea)

観測裝置:

高分散分光器HDS

波長域:

3550–5200A(3550--4350A,4400–5200A)

検出器:

CCD(EEV42-80),13.5umpixel,2Kx4Kx2

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Star Res. Exp.Time Date(HST) F12

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BMGem 50,000 1800sx2 2001-01-28 35Jy

1800sx1 2001-04-13 ……

YCVn 50,000 900sx1 2001-01-31 276Jy

Feige34--- 300sx1 2001-01-28 ……

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観測:2023/7/23結(jié)果2023/7/23C2(0,0)C2(1,0)CCDgapRegionrelevanttothisstudyHDSで得られたBMGemのスペクトル2023/7/23H_deltaH_gammaBalmerLimit(3646A)BalmerCont.PaschenCont.CaIIKBMGemに電離ガス領域2023/7/23太線：1月細線：4月BMGemに高速ガス流、大変動性2023/7/23115km/s長い波長域の大気吸収線スペクトルの変動は小さい2023/7/23TiI輝線は、波長、輪郭ともにほぼ一定Hεは輪郭が変動、近傍の輝線はTiI輝線2023/7/23データの較正：＜フラックス＞?大気減光の補正：CFHTの標準減光曲線を使用?望遠鏡を含んだ裝置起因のレスポンスの補正：望遠鏡：鏡、大気分散補正裝置分光器：鏡、補正レンズ、回折格子、CCD?入射スリット損失：星像にガウス型を仮定?參照星：Feige34,（zetaTau）＝＞およそファクター１．５程度の不定性に収まると推定＜視線速度＞?地球運動、太陽運動を補正し、V（LSR）へ変換?ミリ波CO輝線で得られた73.2km/sを基準とする＝＞4040Aより短波長側(cè)のTiI輝線は0km/sを示した2023/7/23BMGem2001/01/29BMGem2001/04/14YCVn2001/02/01Fλ(erg/s/cm^2/A)Wavelength(Angstrom)2023/7/23YCVn2023/7/23BMGem2023/7/23脫出速度：V=√(2GM2/r)白色矮星：

M2:0.5太陽質(zhì)量

r:0.01太陽半徑

=>

V～4000km/s主系列星：

M2:0.5太陽質(zhì)量

r:0.5太陽半徑

=>

V～600km/s＝＞伴星は主系列星である可能性が高い2023/7/23フラックス密度：BMGem:?

U-等級:約16.1~15.7(+/-0.5)(ref.Feige34,zetaTau)?

距離:Hipparcos550(330~1700)pc,NIRflux1200pc?星間減光：HIの柱密度と減光量の関係から上限（<0.6mag)=>M_U=約

+6.8~+4.9(+/-0.5)(D=900pcとし1.5倍の不定性)DB白色矮星：

M_U:+9.1（Teff=25000K）主系列星：

M_U=+6.8~+4.9

<=>

晩期G型から晩期F型

λ<4000Aで特徴的な吸収線スペクトルは見られない紫外、紫域の放射源は白色矮星でも主系列星でもない2023/7/23フラックス密度から光度へ：FννBalmerLimitLymanLimit0LymanαFν@BalmerLimit2023/7/23Harringtonetal.19812023/7/23(Sphericalsymmetryassumed

)(Sphericalsymmetryassumed

)mU=16.1(01/01/29),15.7(01/04/14)2023/7/23#（Sp,r,M2;“M2”and“r”relatedpart）:(K0,0.85,0.79;0.0186)(M2,0.50,0.40;0.0160)(M5,0.27,0.21;0.0156)(M8,0.10,0.06;0.0120)#～(Bondi-Hoyletypeaccretion)

Bondi-Hoyle質(zhì)量降著率質(zhì)量降著による重力エネルギー解放2023/7/23F_λλ9.7um(Sphericalsymmetryassumed

)シリケイトダストの放射エネルギー2023/7/23質(zhì)量降著仮説の現(xiàn)実性

BMGemの現(xiàn)在の質(zhì)量放出率：～３ｘ10E‐7Msun/yr必要な質(zhì)量降著率?白色矮星：～10E‐9

Msun/yr?主系列星：～10E-8

Msun/yr

Bondi-Hoyle型質(zhì)量降著率との比較?白色矮星：Dの広い範囲で可能?主系列星：D＜30AUで可能性あり（注：最近のSmoothed-Particle流體力學計算の結(jié)果は、

Bondi-Hoyle型質(zhì)量降著率が今まで考えられていたより小さいことを示唆。Mastrodemos&Morris1998,1999)2023/7/23議論?BMGemはどのよう連星系?シリケイトダストの分布している場所2023/7/23BMGem(C-rich)低質(zhì)量の伴星降著円盤高速流衝撃波加熱電離ガス今回観測された事実を説明するための配置＜～３０AU2023/7/23Molecularreservoir予備的なBMGem系の描像TensofAUWheredothesilicatefeaturescomefrom?=>Stilluncertain!Cansurvive?No.Howtoform?Precession?2023/7/23まとめシリケイト炭素星BMGemの紫外域スペクトルの解析＝＞１）バルマー＆パッシェン連続光、P-Cygバルマー線、変動２）電離領域、高速放出流、コンパクトな領域３）低光度低質(zhì)量の伴星を持っている４）主星の質(zhì)量放出流を伴星が捕らえ質(zhì)量降著５）解放された重力エネルギーで電離ガス領域を形成６）降著円盤の中心部から極方向に高速ガス流を生成７）降著円盤は歳差運動をしている可能性があるしかし、シリケイトダスト輝線領域はどこにどうやって？2023/7/23今後：

中間赤外域の超高分解能撮像で直接解像する

（他のJ型炭素星を含めて）數(shù)十年に渡る視線速度変化の測定紫外域で超高分解能撮像し、シリケイトダストによるの散亂光で直接解像する電離ガスからの電波連続波を撮像する紫外域の分光観測を?qū)g施する紫外域の高精度、高密度測光観測で