Contemporary Optical Classification of the OB Stars: A Digital Atlas


Walborn, Fitzpatrick
1990 PASP 102, 379 - 411



　アブストラクト

　OB 分類の新しい話題　
　OB スペクトルの可視域分類を新しい総合的な青ー紫数値データに基づいて 見直した。観測は CTIO １ｍ 光子計数装置で行った。最近の発展の中には、 O3 スペクトル型、O 型星の光度基準、 OBN/OBC 変異、より高精度の 晩期 O/ 早期 B 型などがある。
　ここに集めた 75 標準天体のスペクトル・光度クラス系列には、それらの 例が含まれている。波長域は 3950 - 4750 A の O3 - B3 (-B8 at Ia) スペクトル範囲である。このアトラスは写真乾板に基づく MK アトラスの デジタル版を目指している。

１．イントロと背景　　

　OB 星分類の進展　

　MK 分類は 3900 - 4900 A 写真分光器 100 A/mm (分解能∼ 2 A)　 のスペクトルに基づいている。Walborn 1970, 1971 は 60 A/mm のスペクトル を調べ、新しい情報を加えた。それらには、

（１）カリーナ星雲中の O 型星にはそれまでの MK 分類よりさらに早期のものがあった。 それらのために、新しく O3 型が加えられた。

（２）光度クラスの基準が以前は O9 より早期の星にはなかった。早期 O 型星にそれを 付け加えた。

（３）OB 星に CNO 組成異常を発見し、OBN, OBC カテゴリーを設けた。

（４）ラインが多い、 O9.5 - B1 星を細分し、O9.7, B0.2, B0.7 を設定した。

　同時期に並行して コンティのグループは等値巾に基づく、定量的な分類を行い、両者の 結果はよく一致した。 		デジタルスペクトル　

　しかし、現在はデジタル検出器が分光の主流である。そこで、 OB 標準星のスペクトルを CTIO １望遠鏡で撮った。観測した天体は 標準星か、そうでなくとも過去によく観測された天体である。大部分は 見たところ普通の星であるが、 ON/OC 星はリストに含めた。LMC の Ofpe/WN9 星に対する類似のアトラスが Bohannan, Walborn 1989 に載って いる。

　２．観測と解析　は省略　

　３．アトラス　

　３．１．O-型星　

　３．１．１．O-型星スペクトル型系列　

　図１−３：　O3 - B0 主系列星スペクトル　

　図１−３には　O3 - B0 主系列星スペクトルを示す。これらの分類には、 He II λ4541/He I λ4471 と He II λ4200/He I λ4026 が使われる。図のスペクトル型は以前の写真乾板による分類が付けられている。しかし、 この分類は批判的な見直しが必要である。たとえば、 60 A/mm 写真乾板分類では O3 の 特徴は He I 線が見えないことであった。しかし、図１を見ると O3 星 HDE 303308 に は明らかに He I λ4471 線が存在する。したがって、今回のデータでは O3 と O4 の区別は曖昧である。同様に、 O6 V と O6.5 V スペクトルの違いも 明瞭ではない。O8 V と O8.5 V の差はもっとはっきりしている。O7 型は He II λ4541 = He I λ4471 で定義される。同様に定義から O-型主系列星は 強い He II λ4686 吸収線を持つ。添字 (f) は それに加えて N III λλ4634-4640-4642 輝線が存在することを示す。写真乾板でそのように 分類されたスペクトル線の中で、事前知識なしで後者がはっきりと判別できるのは HD 46223 のみで、HD 101190 と 15 Mon は CCD ではまあまああるかなという程度 であった。もっと高い S/N が要求されているらしい。 HD 48279 で N の穏やかな 増加があることは CCD スペクトルではっきり見える。 		　図４、５：　O3 - O8f 超巨星スペクトル　　

　図４と５は　O3 - O8f 超巨星スペクトルを示す。中間光度の O 型星の代表例 もここで論じる。添字 f* は N IV λ4058 輝線が O3 の 特性線 N III λ4640 輝線より強いことを意味する。f+ は Si IV λλ4089,4116 が Of と同様に輝線であることを示す。図５には 未同定の λλ4485, 4503 が見える。　

　図６、７：　O9 - O9.7 超巨星スペクトル　

　図６、７には O9 - O9.7 超巨星スペクトルといくつかの ON, OC 型星を示す。 CNO 異常は非常にはっきりと示されている。特に、 N III λ4097 と N III λ4640/C III λ4650 比にそれが現れている。新しく 創設された O9.7 の特徴は He II λ4541 ≈ Si III λ 4552 である。未同定の λλ4485, 4503 は CNO 異常と相関しない。



図１．O3 - O6 主系列星スペクトル系列。縦軸方向には 0.5 づつずらしてある。 HD 101190 に記したスペクトル線は左から右に、 HeI+II λ4026, HeII λλ4200, 4541, 4686, He I λ4471　（ちょっと順不同）. HD 46223 では NIII λλ4634-40-42 輝線。図で同定していないが、３本 のバルマー線 Hελ3970, Hδλ4101, Hγλ4340 が存在する。星間吸収帯 λ4430 も明瞭に見える。




図２．O6.5 - O8.5 主系列。HD 46149 スペクトル線は左から、 He I λλ 4026, 4144, 4378, C III λλ4070, 4650 重複、Si IV λλ 4089, 4116, He II λ4200, 4541, 4686. HD 48276 では NIII λλ4379, 4511-15, 4640 重複。




図３．O9 - B0 主系列。υ Ori と HD 46149 には He I λ4009 が 加わる。




図４．O3 - O4 超巨星。θ Pup はHe I+II λ4026, He II λλ 4200, 4541 吸収線, N III λλ4634-40-42 輝線。HDE 269698 では Si IV λλ4089, 4116 輝線。HD 93129A では、N IV λ4058 輝線、 N V λλ4604-20 吸収線。最後の N IV, N V ラインは O3 If * スペクトルの特徴である。このスペクトル中で He II λ4686 が 非常に幅広輝線であることに注意せよ。




図５．O6.5 - O8 超巨星。HD 151804 はHe I λλ4026, 4471, 4713, N III λλ4097, 4511-15 吸収線、λλ4634-40-42 輝線、 He II λλ4200,4541 吸収線、He II λ4686 輝線。HD 163758, HD 151804 では Of の特徴である非常に幅広な輝線成分が未同定 λ4485, 4503 と共に見られる。Sanduleak 80 は SMC 中にあり、異常に弱い Si IV 吸収線はメタル欠乏のためと考えられる。




図６．O9 - O9.7 超巨星。μ Normae は、He I λλ4026(図８ では He II だが？), 4144, 4387, 4471, 4713, C III λλ4070, 4650, Si IV λλ 4089, 4116, He II λλ 4200, 4541, 4686, Si III λλ4552-68-75 である。HD 123008 では N III λλ 4097, 4379, 4511-15, 4640 ブレンドが見える。OC 星で N III λ4097 が 驚くほど弱く、ON 星では C III λ4650 が弱いことに注意。




図７．ON/C9.7 超巨星。HD 104565 と HD 105056 のスペクトル線は 図６と 同様。 HD 269896 の He II λ4686 輝線はこの星が超光度を持つことを示す。 未同定 λ4485, 4503 は強い。

　３．１．２．O-型星の光度系列　　

　図８： O3 型での光度系列　

　図８には、O3 型での光度系列が示されている。カリーナ星雲の HD 93120A は O3 超巨星の規範星である。このタイプの星は強い N IV λ4058 輝線と N V λλ4604, 4620 吸収線を特徴とする。光度クラス III の HDE 269810 (LMC) ではこれらのラインは中程度の強度になる。Walborn 1982 が 論じているように、O3 の超巨星と巨星との違いは物理的な光度差には対応していない のかも知れない。O3 If* と WN-A スペクトルには関係がある。 		　図９ー１１：　O6 - O8 型での光度系列　

　図９ー１１にはかなり似た　O6 - O8 型での光度系列を示す。主系列では強い He II λ4686 吸収線が見え、しばしば弱い N III λλ4634-4640-4642 輝線を伴う。この組み合わせには ((f)) 記号が付けられる。中間光度クラスでは He II λ4686 吸収線が弱まり、一方 N III 輝線が強くなる。これは (f) 記号が 与えられる。最後に Of 超巨星ではこの両者 He II, N III ラインがどちらも輝線となる。 　O9 - B0 では Si IV 吸収線強度が光度基準になる。O8 スペクトルでは He II λ4531/He I λ4387 比が光度効果を示す。

　図１２，１３： O8.5-O9 型での光度系列　

　図１２，１３は O8.5-O9、O9.5 - O9.7 型の光度系列を示す。ここでは光度基準は 古典的 MK 分類で与えられた Si IV λλ4089, 4116 吸収線である。 He II λ4686 吸収線は負関係を示す。



図８．O3 型星の光度効果。HDE 303308 のラインは He II λλ 4026, 4200, 4541, 4686。HD 93129A では N IV λ4058 輝線、N V λ λ4604-20 吸収。




図９．O6 - 06.5 光度系列。HD 93146 のラインは He I λ4026,4471, Si IV λ4089, He II λλ 4200, 4541, 4686 である。 HD 163758 では N III λλ4634-40-42 輝線である。 He II λ 4686 吸収線は光度が上がると弱くなり、N III λ λ4634-40-42 輝線は光度と共に強くなっていく。前者の方は Ia 超巨星では輝線になる。




図１０．O7 の光度系列。13 Mon と Sanduleak 80 は 図９の HD 93146 と HD 163758 と同じラインを示す。光度基準も図９と同じである。




図１１．O8 の光度系列。HD 48279 では He I λλ4026,4144, 4387, 4471, 4713, C III λλ4070, 4650 ブレンド、Si IV λλ4089, 4116, He II λλ4200, 4541, 4686, N III λλ4511-15,4640 ブレンド である。光度効果は図９，１０と同じである。




図１２．O8.5 - O9 光度系列。HD 93028 におけるスペクトル線は図１１ の HD 48279 と同様である。一方、HD 148546 には N III λλ4097, 4379, 4511-15, C III λ4187 がある。主な光度基準は Si IV λ4089/ He I λ4026,4121,4144 比と Si IV λ4116/He I λ4121 比で ある。He II λ4686 には光度と負相関がある。




図１３．O9.5 - O9.7 の光度系列。HD 93027 では He I λλ4009, 4026, 4144, 4387, 4471, 4713, C III λλ4070, 4650 ブレンド、Si IV λλ4089, 4116, He II λλ4200, 4541, 4686 が見える。 HD 47432 には N III λλ4097, 4511-16, 4640 ブレンドがある。 光度基準は図１２と同じ。

　３．２．B 型星　

　３．２．１．B 型星のスペクトルタイプ系列　

　図１４，１５：B-型主系列のスペクトル系列　

　図１４と図１５では B0.2 - B3 の主系列スペクトル系列を示す。 B0 V は図３と図２３に 載っている。早期 B-型星では分類基準がヘリウム線比からシリコンへ移る。初めは Si III λ4552/Si IV λ4089 比、続いて Si II λ4128-4130/Si III λ4552 比が使われる。

　図１６−１９：B0.2 - B0.7 光度系列　

　図１６−１９では、B0.2 - B0.7 IV, B0 - B2 III, B1 - B2 II, B0 - B3 Ib 光度系列をそれぞれ示した。図１６、１７は新しく入れたスペクトル型の重要性を 示している。図１９の Ib スペクトルでは Si III λ4552/Si IV λ4089 が B0 から B1 へと増えていく。この変化は図１９によく現れている。

　図２０−２２： B0 - B8 Ia 系列　

　図２０−２２は B0 - B8 Ia 系列を示す。二つの Ia+ 天体も含んでいる。分類基準は 前と同じなので繰り返さない。

　３．２．２．B 型星の光度クラス系列　

図２３，２４：　B0 V - Iab および　B0.2 V - III 光度系列　

　図２３は　B0 V - Iab、図２４は B0.2 V - III の光度系列を示す。主な光度 基準は、Si IV λ4089/He I λ4026, 4121, 4144 比、 Si IV λ4116/He I λ4121 比である。 He II λ4686/He I λ4713 の逆相関 効果も使用される。He II λ4686 は B0 Ia でさえも吸収線のままである。図２３と 図２４を比べると、これら全てを B0 で一括しては光度基準が単調に変化することは 望めないが、 Si III/Si IV 比に基づいて B0.2 を導入すると全ての基準が整合するこ とが判る。

図２５、２６：　B1 型星の光度クラス V - Ia+　

　図２５、２６は　B1 型星の光度クラス V - Ia+　を示す。主な光度 基準は、Si III λ4552/He I λ4387 である。O II スペクトルが Ia/Ia+ で目立つ。

　図２７：B2 V - II 光度系列　

　図２７は B2 V - II 光度系列を示す。B2 Ia 標準星は図２１に示されている。 Si III λ4552/He I λ4387 は依然として光度基準として働く。 He I λ4144/He I λ4121 は B2 主系列星では非常に大きい。



図１４．B0.2 - B 1.5 主系列。B0 V は図３と図２３にある。HD 36959 の He I 線は λλ4009, 4026, 4121, 4144, 4387, 4471, 4713. &tao; Sco に 同定されているスペクトル線は Ca III + O II λλ4070, 4650 ブレンド、 Si IV λλ4089, 4116, O II λλ4415 - 17, 4640, He II λλ4541, 4686, Si III λλ4552-68 である。 スペクトル型分類基準は Si III λ4552/Si IV λ4089 である。



図１５．B2 - B3 主系列。新しいスペクトル線は Si II λλ4128-30, C II λ4267, Mg II λ4481 である。



図１６．B0.2 - B0.7 超巨星。&xi:1 CMa のラインは He I λλ 4009, 4026, 4121, 4387, 4471, 4713, Ca III + O II λλ4070, 4650 ブレンド、 O II λλ4415 - 17, Si III λ4552 である。 Si III λ4552/Si IV λ4089 が順調に増加していき、 He II λ4686 が消滅していくことに注意せよ。



図１７．B0 - B2 巨星。γ Orionis のラインは　N II λλ 3995, 4530, 4631、He II λλ4009, 4026, 4144, 4387, 4471, 4713, Ca II + O II λ4070　ブレンド、Si II λλ4128-30、 N III λλ4634-40-42, He II λ4686 である。ここでも Si III λ4552/Si IV λ4089 が順調に増加していき、 He II λ4686 が消滅していく。



図１８．B1 - B2 明るい巨星。HD 141315 のスペクトル線は N II λλ3995, 4631, He I λλ4009, 4026, 4121, 4144, 4387, 4471, 4713, Ca II + O II λ4070　ブレンド、C II λ4267, O II λλ4415-17, Mg II λ4481, Si III λλ4552 -68-75, N II + O II λ4640　ブレンド である。



図１９．B0 - B3 超巨星。ι CMa のラインは、N II λ3995, He I λλ4009, 4026, 4121, 4144, 4387, 4471, 4713, Si II λλ4128-30, C II λ4267, Mg II λ4481 である。Si III/Si IV と Si II/Si III の振る舞いに注意せよ。



図２０．B0 - B1 Ia 超巨星系列。HD 148688 で同定されたラインは、N II λ3995, He I λλ4009, 4026, 4121, 4144, 4387, 4471, 4713, O II λ4070, 4317-19, 4350, 4367, 4415-17, 4591-96, 4640, 4650, 4661, 4674-76, Mg II λ4481, Si III λλ4552-68-75 である。O II は B1 Ia で最大となる。



図２１．B１ - B2.5 Ia+ 超巨星。HD 92964 のスペクトル線は、N II λ λ3995, 4631。He I λλ4009, 4026, 4121, 4144, 4387, 4471, 4713, Si II λλ4128-30, C II λ4267, Mg II λ4481, Si III λλ4552-68-75, O II λλ4640, 4650, である。



図２２．B3 - B8 Ia 超巨星。β Ori のスペクトル線は、He I λ λ4009, 4026, 4121, 4144, 4387, 4471, 4713, Si II λλ4128-30, Fe II λλ4233, 4583, C II λ4267, Mg II λ4481, である。Si II/He I と Mg II/He I 比が中間ー晩期 B-型星の分類に使われる。



図２３．B0 型星の光度効果。図２０には 2 つの Bo Ia スペクトルが載っている。 υ Ori のラインは、He I λλ4009, 4026, 4121, 4144, 4387, 4471, 4713, C III λλ4070, 4650 ブレンド、 Si IV λλ4089, 4116、He II λλ4200, 4541, 4686、 Si III λ4552 である。主な光度基準は Si IV λ4089/He I λ 4026-4144, Si IV λ4116/He I λ4121 である。



図２４．B0.2 の光度効果。τ Sco のスペクトル線は、He I λλ 4009, 4026, 4121, 4144, 4387, 4471, 4713, Ca III + O II λλ 4070, 4650 ブレンド、Si IV λλ4089, 4116、O II λ λ4415-17, 4640, He II λλ4541, 4686, Si III λλ4552-68, である。光度基準は B0 (図２３)と同じである。



図２５．B1 V - Ib の光度効果。ω1 Sco のスペクトル線は、 N II λ3995, He I λλ 4009, 4026, 4121, 4144, 4387, 4471, 4713, Ca III + O II λλ 4070, 4650 ブレンド、Si IV λ4089, O II λ λ4070, 4415-17, 4650, Si III λλ4552-68-75, である。O II が光度と共に強くなる。



図２６．B1 Ib - Ia+ の光度効果。図２５の続き。HD 86606 のスペクトル線は、 He I λλ4009, 4026, 4121, 4144, 4387, 4471, 4713, O II λλ4070 (ブレンド), 4254, 4317-19. 4350(ブレンド), 4367, 4415-17, 4591-96(ブレンド), 4650 (ブレンド)、4661, 4674-76, Si IV λ4089, Si III λλ4552-68-75, である。 Si III λ4552/He I λ4378 が光度と共に大きくなり、O II スペクトル 線が B1 Ia/Ia+ で極大に達することに注意。



図２７．B2 の光度効果。B2 Ia は図２１にある。HD 42401 のスペクトル線は、 He I λλ4009, 4026, 4121, 4144, 4387, 4471, 4713. HD 141318 の他の線は N II λλ3995, 4530, 4631, 4634 (O II とブレンド)、 C II + O II λλ4070 (ブレンド), Si II λλ4128-30, C II λ4267, O II λλ4415-17, Mg II λ4481, Si III λλ4552-68-75, である。 Si III λ4552/He I λ4378 が光度と共に大きくなる。非常に大きな 　He I λ4144/λ4121 が B2 V の決め手である。