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SCExAO/CHARIS对HIP 79977碎片盘进行的近红外高对比度成像与积分视场光谱观测
摘要: 我们利用昴星团日冕极端自适应光学系统(SCExAO)与CHARIS积分视场光谱仪,对HIP 79977周围明亮的碎片盘进行了新的近红外波段(1.1-2.4微米)高对比度成像观测。该系统将盘面解析至更小的角距离(0.11角秒;约14天文单位),且在相同波长下获得了比以往更高的信噪比。H波段数据显示盘面存在东西向亮度不对称性(显著性边缘显著),需进一步验证。几何建模表明这是一个近侧向盘面(位置角约114.6°东偏北)。散射光模型显示最佳拟合结果为:强前向散射颗粒(g值约0.5-0.65)集中在环带结构中,峰值密度位于半径r0约53-75天文单位处。分析表明外盘密度幂律指数αout取-1至-3、翘曲指数β=1时最为匹配,其他参数(如内盘密度幂律和垂直尺度高度)约束较弱。该盘面具有轻微的蓝色本征色,其轮廓与其他碎片盘的诞生环模型预测基本一致。虽然HIP 79977的盘面比大多数5-30百万年恒星周围的已解析盘面呈现更强的前向散射特性,但这种差异可能源于观测偏差——对于倾斜盘面更易拟合前向散射模型,而类似HR 4796A这类低倾角、表观中性散射的盘面则不然。更高信噪比的SCExAO/CHARIS深度观测数据将有助于更精确地限定该盘尘埃成分。
关键词: 恒星:个体(HIP 79977)、星周物质、技术:高角分辨率、行星系统
更新于2025-09-23 15:23:52
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SPHERE/ZIMPOL高分辨率偏振成像仪
摘要: 背景。SPHERE"行星搜寻者"是甚大望远镜(VLT)上用于高分辨率、高对比度观测的极限自适应光学(AO)仪器。我们描述了SPHERE的可见光焦平面子系统——苏黎世成像偏振仪(ZIMPOL),该系统将当前AO系统的性能极限推向更短波长、更高空间分辨率和显著提升的偏振测量性能。 目标。我们详细表征了SPHERE/ZIMPOL系统,这有助于优化观测计划并改进数据处理与校准。旨在为高对比度仪器(特别是偏振差分成像)的性能提供新基准。 方法。我们分析了SPHERE/ZIMPOL点扩散函数(PSF),测量了不同波长、大气条件、恒星亮度及仪器模式下的归一化峰值表面亮度、包围能量和半高全宽(FWHM)。描述了日冕仪图像,测定峰值流量衰减和离轴流量传输。分析日冕仪焦平面与光瞳平面的同步成像,研究光瞳挡板的衍射环抑制效果。通过双星系统α Hyi(角距92毫角秒,对比度Δm≈6等)测试比较不同日冕仪在小角距处的性能。偏振模式下使用零偏振和强偏振标准星进行仪器校准,给出偏振数据绝对校准方案。数据显示存在微?。?lt;1毫角秒)但影响显著的差分偏振光束偏移(可解释为倾斜镜面产生的古斯-汉欣位移),并讨论校正方法。通过非日冕仪和深度日冕仪观测共生米拉变星R Aqr周围的尘埃散射来研究偏振灵敏度。 结果。SPHERE/ZIMPOL常规达到22-28毫角秒的角分辨率(FWHM),V/R/I波段归一化峰值表面亮度SB0?mstar≈?6.5星等/平方角秒。AO性能在中等视宁度(?1.0角秒)、暗弱恒星(mR?9等)或"低风速"效应(望远镜视宁度)条件下下降。日冕仪能有效将PSF峰值衰减>100倍,在0.06-0.20角秒分离范围内使衍射光抑制将对比度性能提升约两倍。偏振灵敏度Δp<0.01%,偏振零点可校准至优于Δp≈0.1%。对R Aqr的400秒I波段数据,角距ρ=0.86角秒处的差分偏振成像对比度限值为:表面亮度对比度SBpol(ρ)?mstar≈8星等/平方角秒,点源对比度mpol(ρ)?mstar≈15等,深度观测可达更低限值。 结论。SPHERE/ZIMPOL在可见光波段实现了具有空前特性的成像性能,特别是极高的空间分辨率和极佳的偏振对比度。该仪器为详细研究星周尘埃(通过散射偏振光)、探测暗弱伴星以及绘制星周Hα辐射提供了诸多新研究机遇。
关键词: 星周物质、仪器:自适应光学、行星系统、仪器:偏振计、仪器:高角分辨率仪器、仪器:探测器
更新于2025-09-23 15:23:52
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高角分辨率下大质量X射线双星的近邻环境
摘要: 背景:近期X射线观测在灵敏度和光谱分辨率方面的提升,使我们对包含超巨星和致密天体的大质量X射线双星(HMXB)邻近物质特性有了更深入认识。然而目前对其更大尺度环境(达数倍恒星半径范围)的几何结构与物理性质仅能通过模拟预测,尚无直接观测证据。 目标:我们旨在利用近红外线空间分辨观测,探索超巨星数倍恒星半径范围内的Vela X-1环境,并研究该系统九天轨道周期内的动力学演化过程。 方法:分别于2010年和2012年使用甚大望远镜干涉仪(VLTI)开展近红外长基线干涉观测——2010年采用K波段(中等光谱分辨率)AMBER仪器,2012年采用H波段(低光谱分辨率)PIONIER仪器。PIONIER观测覆盖完整轨道周期以监测系统几何结构可能的变化。 结果:AMBER K波段观测解析出8±3倍恒星半径的结构体,PIONIER H波段数据则显示2.0+0.7-1.2倍恒星半径。通过闭合相位观测量发现Vela X-1的环星环境在近红外波段具有对称性。K波段连续谱与谱线的干涉测量结果相当,表明两者源自同一形成区域。2012年H波段为期一个周期的监测显示信号强度在轨道相位误差范围内保持恒定。 结论:针对两次测量差异提出三种可能解释:1)超巨星风存在强温度梯度,导致K波段观测到的冷风部分比高温成分分布更弥散;2)2010年观测到可能由中子星吸积率暂降触发的弥散壳层,该结构在2012年第二次观测前已消散于星际介质;3)H波段观测到的结构实为恒星光球面而非超巨星风。
关键词: 恒星:个别天体:船帆座X-1,星周物质,技术:干涉测量法
更新于2025-09-23 15:22:29
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碰撞活跃的碎片盘中升华尘埃的近红外辐射
摘要: 背景:热外黄道尘埃被认为是导致某些碎片盘最内层产生近红外(NIR)超量辐射的原因。然而,这种尘埃的来源仍存在争议。 目标:我们检验热外黄道尘埃能否通过坡印廷-罗伯逊(P-R)阻力从外部母带供应,特别关注因P-R阻力与尘埃升华相互作用导致的尘埃堆积现象。具体而言,我们研究考虑碰撞时是否仍会出现堆积,以及这些堆积能否解释观测到的NIR超量。 方法:通过求解连续性方程计算内盘尘埃的稳态分布。首先,在多项简化假设下推导解析解;其次,开发了首个能自洽处理碰撞、P-R阻力和升华复杂相互作用的数值碎片盘模型。基于所得尘埃分布生成热辐射光谱,并与观测到的NIR超量通量进行对比。 结果:证实P-R阻力始终会向升华区输送少量尘埃,但完整自洽处理得出的最大尘埃量约为解析估计值的1/7。这类物质产生的NIR超量(对于母带位于>~1 AU的A型恒星)远低于干涉测量观测值(约10^-2)??悸桥鲎彩比曰岢鱿殖景6鸦?,但其对NIR通量的影响微不足道。最内层区域的横截面明显由弱束缚颗粒主导。
关键词: 星周物质,黄道尘埃
更新于2025-09-23 15:22:29
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赫歇尔GASPS对金牛座T Tauri星的谱观测:揭示来自喷流与盘面的远红外线发射
摘要: 背景:在恒星演化的早期阶段,年轻恒星会展现出与原行星盘及其周围环境相互作用的强大喷流和/或外流。尽管目前对喷流/外流与盘相互作用的认识有限,但基于赫歇尔和ISO数据的谱学研究表明,在某些源中可通过远红外(FIR)辐射追踪被喷流/外流冲击的气体。 目标:我们旨在建立一致的选区原子线([OI]和[CII])及分子线(CO、H2O和OH)流量目录,分离并表征喷流与盘对观测谱线的贡献,并将这些观测置于演化框架中。 方法:分析了位于金牛座76颗T Tauri星周围原行星盘在60-190微米波段的原子与分子FIR谱线辐射。观测数据来自赫歇尔关键项目"原行星系统中的气体(GASPS)",通过光电探测器阵列相机与光谱仪(PACS)获取。样本首先根据文献表格划分为外流源与非外流源,借助存档的恒星/盘及喷流/外流示踪物与模型预测(光致离解区PDR和激波),探索相关性以约束观测谱线背后的物理机制。 结果:外流源比非外流源具有更明亮的原子/分子发射线和更高探测率。谱线探测率随SED演化状态(从I类到III类)递减。发现[OI]63.18微米与[OI]6300埃、o-H2O 78.74微米、CO 144.78微米、OH 79.12+79.18微米及24微米连续谱流量存在关联。原子线比率可通过低密度(n~103 cm?3)高速(Vshock>50 km/s)解离J型激波或高辐射?。℅0>102,n~103-10? cm?3)的PDR辐射解释。[CII]绝对流量需PDR辐射或激波的紫外照射说明。分子辐射更为致密,其线比率更适合用高预激波密度(10?-10? cm?3)的低速(Vshock<40 km/s)C型激波解释(OH线除外,更适合J型激波)。仅盘模型无法复现观测分子线流量,但UV照射盘和/或外流腔可能对其有贡献。FIR线在早期主导盘冷却,随恒星+盘系统从I类演化至III类而减弱,盘的相对贡献逐渐增加。 结论:需要综合考虑喷流、盘及其相互作用的模型来区分不同组分并研究其演化。外流源更高的谱线探测率及线比率与激波模型预测的吻合性支持喷流/外流对谱线辐射的主导贡献,尤其在恒星演化早期——FIR线亮度很大程度上取决于特定演化阶段。
关键词: 恒星:形成、星周物质、天体化学、恒星:演化、恒星:喷流、原行星盘
更新于2025-09-23 15:22:29
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HOSTS巡天计划——对30颗恒星的外黄道尘测量
摘要: "宜居带尘埃观测特征搜寻计划"通过近红外干涉测量技术,在N波段抑制明亮恒星光辐射,对迄今观测的30颗邻近明亮主序星开展宜居带尘埃探测。总体探测率达18%,包含4个新发现——其中3例为首次于类太阳恒星周围检出,2例为首次于此前未发现环星尘埃的恒星系统发现。统计显示早型星与类太阳恒星的尘埃出现率相当,但较先前已探测到冷尘埃的恒星(16%)相比,无此类超量辐射的恒星出现率降至8%(置信度更高条件下验证了早期结论)。针对单颗恒星的完成观测,其灵敏度较既往成果提升5-10倍?;诙允抗舛群偕?,我们得出:无冷尘埃恒星样本的中值宜居带尘埃上限为13泽托(95%置信度),聚焦无冷尘埃类太阳恒星时该上限为26泽托。但数据表明更复杂的光度函数可能更适用。对于大双筒望远镜干涉仪未检出超量的恒星,其上限值几乎降低一半,这印证了LBTI目标筛选对未来系外地球成像任务的重要价值。当前统计数据有限,扩展该巡天对指导未来系外地球成像巡天设计至关重要。
关键词: 行星系统、黄道尘埃、技术:干涉测量法、红外:恒星、星周物质
更新于2025-09-23 15:22:29
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来自AGB恒星的振动激发态(v=1、v=2和v=3)SiO脉泽
摘要: 背景:v=1和v=2的J=1-0(43 GHz)以及v=1的J=2-1(86 GHz)SiO脉泽在渐近巨星分支(AGB)恒星中强度显著,通过甚长基线干涉测量(VLBI)绘制的分布图显示其呈环状结构。其中v=1与v=2的J=1-0脉泽分布相似但斑点鲜少重合,而v=1的J=2-1脉泽则源自更外围的独立区域。这种相对位置关系可通过包含SiO与H2O两条红外谱线重叠效应的模型工具解释。v=3的J=1-0谱线不受任何谱线重叠直接影响,其斑点结构及相对其他谱线的位置是检验标准抽运模型的有效依据。 目标:本项目旨在探究不同SiO脉泽的特性及基础理论认知,以深化对其的理解。 方法:我们对多颗AGB恒星中的28SiO的v=1、v=2和v=3的J=1-0脉泽跃迁进行了单天线观测与同步VLBI观测,并将结果与包含/不包含红外谱线重叠效应的SiO脉泽辐射模型预测进行对比。 结果:AGB恒星中v=3的J=1-0脉泽辐射的空间分布系统性地呈现为占据环状结构的斑点群(该特征常见于SiO脉泽)。整体环状结构与其他43 GHz跃迁高度相似,但与v=1的J=2-1脉泽结构迥异。不过不同43 GHz谱线的单个斑点位置极少重合,通常相距约0.3 AU(角距1-5毫角秒)。这些结果与标准抽运模型存在显著矛盾——该模型预测同一振动能级内转动跃迁的脉泽需要极其相似的激发条件(因其能级与基态能量差近乎相同),而不同振动能级(间隔1800 K能量差)的跃迁应出现在不同位置。但包含谱线重叠的模型倾向于预测v=1、v=2、v=3的J=1-0粒子数反转在非常相似的条件下发生,而v=1的J=2-1跃迁要求明显不同,这与观测结果相符。
关键词: 脉泽、恒星:AGB和后AGB阶段、技术:干涉测量法、星周物质、恒星射电谱线
更新于2025-09-23 15:21:21
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富碳巨星的合成测光
摘要: 背景:渐近巨星分支(AGB)恒星的演化及光谱特性受尘埃星风质量损失影响显著。动态大气与星风模型是研究这类演化恒星(无论是单颗还是作为星群成员)的关键工具,有助于理解它们对星系综合光度及化学演化的贡献。 目标:本文属于系列研究之一,旨在将最先进的碳型AGB恒星大气与星风模型与观测数据对比验证,并向学界开放这些模型以供各类理论与观测研究使用。 方法:我们计算了540组动态模型的低分辨率光谱与测光数据(波长范围0.35-25微米),这些模型采用太阳金属丰度富碳AGB恒星的典型参数,并涵盖不同脉动振幅。模型在球对称假设下覆盖动态大气及尘埃外流(若存在),并统一考虑气相物质与尘??帕5牟煌该鞫?。为简洁表征模型的时变动态与测光行为,我们为含/不含星风的模型定义了若干分类。 结果:与观测数据对比总体显示良好一致性,例如质量损失率与(J-K)色指数关系、K星等与(J-K)色指数关系。但发现部分例外情况,归因于输入参数范围(如较高碳盈余)或模型固有假设(如尘埃不透明度的微粒极限假设)。 结论:当前结果表明未来需调整部分模型假设与参数范围以改善合成观测量与观测的吻合度,但这些待改进项不太可能显著影响模型的质量损失率预测。
关键词: 恒星:碳,恒星:质量损失,恒星:AGB和后AGB阶段,恒星:大气层,星周物质,恒星:变星:总类
更新于2025-09-23 15:21:21
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赫歇尔(Herschel)卫星对蝘蜓座η星协中星周盘的光电阵列相机与分光仪(PACS)观测
摘要: 背景:原行星盘是行星的诞生地。研究原行星盘是约束行星形成理论的关键。通过观测不同年龄星协中的尘埃和气体,我们可以研究这些盘的演化、其清除时间尺度以及物理和几何特性。恒星星协η Cha十分特殊;部分成员在约700万年的较晚年龄仍保留着可检测量的盘内气体,使其成为太阳附近最有趣的年轻恒星星协之一。 目标:我们重点研究η Cha年轻星团中原行星盘和过渡盘中尘埃与气体的特性,尤其致力于解释导致该星团在约700万年年龄仍保持高盘探测率及显著红外超量的特殊现象。 方法:我们使用赫歇尔PACS仪器对η Cha星协17个成员进行测光模式和谱线光谱模式观测,其中部分成员还采用范围光谱模式观测。观测追踪了63.18和63.32微米处的[OI]与H2O辐射,以及范围模式观测系统在不同波长下的CO、OH、CH+和[CII]辐射。测光观测用于构建从光学到远红外的完整光谱能量分布(SED)。我们还分析了高信噪比的多历元高分辨率光学光谱,以研究源的多重性并寻找更多气体(吸积)和外流指标。 结果:在70微米观测的15个源中检测到4个,100微米6个中检测到4个,160微米16个中检测到6个。仅RECX 15(J0843.3-7905)一个系统在63微米显示[OI]辐射,其余均未在任何其他波长显示远红外谱线辐射。RECX 15的[OI]辐射表明存在外流,但该辐射未呈现延展特征。我们研究了η Cha成员的Hα辐射,得出RECX 4、5、9、11和15至少在一个历元处于活跃吸积状态。 结论:η Cha星盘中SED形态多样,既有类似金牛座和上天蝎座的形态,也有超过金牛座中值SED的源。此外,RECX 3和RECX 4的SED具有典型碎片盘特征。η Cha的[OI]探测率低于金牛座和Cha II等年轻区域,显示出演化趋势。缺乏[OI]辐射与中等红外超量值,可通过长寿命扁平几何结构盘、低紫外通量耀斑盘或两者结合情景来解释。
关键词: 双星:光谱学、天体化学、星周物质、恒星:形成
更新于2025-09-22 22:48:47
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太阳邻域K型巨星的远红外研究:锂丰度与质量损失之间的联系
摘要: 背景:已知一小部分红巨星分支(RGB)恒星存在异常的锂增强现象,但其成因尚未明确。有研究提出RGB恒星的锂增强与其远红外超量(质量损失的结果)存在关联。验证这种关联的研究对我们理解银河系锂增强现象具有重要意义。 目标:通过大样本RGB恒星的无偏调查,探究K型巨星两个异常特征——锂增强与红外超量之间的关联性。 方法:从依巴谷星表中选取2000颗具有精确天体测量数据的低质量K型巨星(其锂丰度已通过低分辨率光谱测定),并收集这些恒星的WISE和IRAS远红外数据。为探究两种异常特征的关联,我们在本样本发现的15颗富锂K型巨星基础上,补充了其他研究中已知的25颗富锂K型巨星。利用DUSTY程序构建尘埃壳演化模型和光谱能量分布,估算不同尘??翘匦裕ㄈ绯景Q莼北辍⒊景N露燃爸柿克鹗剩?。 结果:在2000颗K型巨星中,我们发现约二十余颗具有可探测远红外超量的恒星,但令人惊讶的是其中没有一颗是富锂的。同样,从同样本中识别出的15颗新富锂K型巨星也未显示红外超量迹象。在总计40颗富锂K型巨星中,仅7颗呈现红外超量。值得注意的是,具有锂增强和/或红外超量的K型巨星仅在RGB分支的隆起阶段才开始出现。 结论:结果表明具有红外超量的K型巨星非常罕见,这与富锂K型巨星的情况相似。这可能是由于尘埃壳与锂耗损的快速差异演化相对于RGB演化时标而言较快所致。我们还从结果推断,在隆起阶段演化过程中,巨星可能经历某些内部变化,这些变化或许是导致质量损失和锂增强事件的原因。然而现有观测结果尚不能确定这些特征存在关联。少数富锂巨星具有红外超量似乎纯属巧合。
关键词: 恒星:丰度,红外:恒星,恒星:晚型,恒星:质量损失,恒星:演化,星周物质
更新于2025-09-23 15:04:05