OAOWFCによる
Wolf-Rayet星探索サーベイ計画

奥村真一郎（日本スペースガード協会）
田中培生、高橋英則（東京大学）
柳澤顕史（国立天文台・岡山）

1

内容• Wolf-Rayet (WR)星研究の意義• WR星サーベイの現状• われわれのWR探索観測• OAOWFCを用いたWR探索計画

2

WR星研究の意義“Conti scenario”
Minitial>80M⦿

Main-Seq
O3

WNH

post-Main-Seq
LBV

WN

SN/remnant
WC/WO

40-80M•⦿ 銀河系内には約6000個のWR星が
O5-4
LBV
WN
WC/WO

IIn
Ic/BH(GRB)
Ic/BH

存在すると言われている

25-40M⦿ O7-6
LBV
RSG
YHG
WN
Ib/BH
(Shara+1999; Homeier+2003; Hadﬁeld+2005)
IIL/NS(binary)
IIb/NS
8-25M⦿ B1-O8
RSG(BSG)IIP/NS3

WR星研究の意義• WR星…大質量星の最終進化段階• WR星の空間分布、サブクラス分布はクラスターの年齢や質量関数の指標• 銀河系内には約6000個のWR星が存在すると言われている(Shara+1999; Homeier+2003; Hadﬁeld+2005)4これまでのWR星サーベイ
銀河系内には約6000個のWR星が存在すると言われている。が...

• 可視光でのサーベイ (van der Hucht 2006)→

検出数300個• 最近の赤外サーベイ- 2MASS, Spitzerデータを用いたColor-Colordiagramによる探索（Mauerhan+2011）- 狭帯域フィルターによる探索（Shara+2011）5

Shara et al.
2011 Mauerhan,
Van Dyk, &Morris 2011 

6これまでのWR星サーベイ
銀河系内には約6000個のWR星が存在すると言われている。が...

赤外サーベイの結果を合わせても、発見数はせいぜい500個！

7これまでのWR星サーベイ•まだ予想値より少ない•減光の大きい領域に未発見のＷＲ星が埋もれている

8われわれのWR探索手法• 2μm帯の狭帯域フィルター２枚と広帯域フィルター（Ks）を利用した
効率的な観測9C IV 3d-3p
C III 5p-5s
He II 10-7

He II 6-5
He II 8-6/Paα

C IV 9-8

C IV 4p-4s
He II 9-6

He II 10-6/Paβ

He II 7-5
C IV 8-7
C III 4p-4s

He I 3P-3S

He II 5-4

C III 3d-3p

NIR spectra of WR stars

WCWN

10

1.9

HeII (N219)

Brγ+HeII

CIII

CIV (N207)

2枚の狭帯域フィルター＋広帯域フィルターによる観測
Ks : peak=2150nm, width=320nm
N207: peak=2072nm, width=40nm
N219: peak=2190nm, width=40nm (GIRCS)
N187: peak=1875nm, width=8nm (ANIR, Paα用)
Ks (BBF)

WR143 WC4+OB?

WR004 WC5+?

WR005 WC6

WR140 WC7pd+O

WR137 WC7pd+O

WR135 WC82.0

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

wavelength [μm]grey: Shara’s filter system
11

N207/Ks-Ratio, N219(N187)/Ks-Ratio
Color-Color Diagram

normalized-N187/Ks

2.0

1.5

WN/LBV/OfpeWC

1.0
AKs=0mag
0.5

RG/RSG(normal-star)
WCLd0

AKs=3magMira/DES(MYSO?)
1.0
AKs=10mag

2.0

normalized-N207/Ks

normalized-N207/Ks =N207/Ks/0.13012これまでの観測• 系内大質量星形成領域：減光の大きな領域(GIRCS: 2009~）‣ W51 (W49, W3/4)(ANIR: 2009a, 2011a)‣ 銀河中心領域(ANIR: 2011a）‣ Westerlund• 系外天体：金属量がOur Galaxyと異なる環境(ANIR: 2010b, 2011b）‣ LMC/30Dor

13これまでの観測• 系内大質量星形成領域：減光の大きな領域(GIRCS: 2009~）‣ W51 (W49, W3/4)(ANIR: 2009a, 2011a)‣ 銀河中心領域(ANIR: 2011a）‣ Westerlund• 系外天体：金属量がOur Galaxyと異なる環境(ANIR: 2010b, 2011b）‣ LMC/30Dor

14観測例（Galactic Center）

normalized-N187/Ks

2.02.0!
WN/LBV/Ofpe1.51.5!

WC

1.01.0!
AKs=0mag

0.50.5!

RG/RSG(normal-star)WCLd

0.0 !00.0 !

AKs=3magMira/DES(MYSO?)
1.0
AKs=10mag
0.5!
1.0 !
1.5 !

2.0

2.0 !
normalized-N207/Ks

normalized-N207/Ks =N207/Ks/0.130

2.5 !
15

WR stars around G.C.
39’

Erratum

WN
WC
OB

0.050

ANIR 5’x5’

NEW
KNOWN

FG

15’

QUINTUPLET-0.0500.000

ARCHESFG

LBV-0.100GALACTIC LATITUDE

0.100

The Astrophysical Journal, 728:164 (2pp), 2011 February 20

SGR A WEST0.200

0.100

0.000

0.1 DEG. (~14 PC)

359.900

359.800

359.700

GALACTIC LONGITUDE

Figure 10. HST/NICMOS Pα survey image of the Galactic center region from Wang et al. (2010). The positions of the isolated massive stars are marked (i.e., thoselocated outside of the known extent of the Arches, Quintuplet, or Central clusters) and color coded according to spectral type (see the image legend). The discoveries of0this work (circles) are marked separately from the known sources (crosses). The two foreground O stars are labeled “FG.” Bona fide cluster members are not marked.
(A color version of this figure is available in the online journal.)

5.0’ = 11.64 pc for R =8.0 kpc
39’ x 15’ = 91 x 35 pc

Mauerhan+ 2010

REFERENCES
Cotera, A. S., Simpson, J. P., Erickson, E. F., Colgan, S. W. J., Burton, M. G., & Allen, D. A. 1999, ApJ, 510, 747

16

今後の戦略•領域を厳選して探索（減光の大きい大質量星形成領域など）•広領域サーベイ（銀河面に沿って）

17

OAOWFC from UM2011資料(柳澤他)
OAOWFC:ᄖⷰ

18

OAOWFC
from UM2011資料(柳澤他)
OverviewoftheOAOWFC

1,310

1,776416

3,519Top
RingSecondary
MirrorCryostat
VesselCenterSectionSupportRing

Primary
Mirror19

CrosssectionalviewofthequasiͲSchimdtcryostat

OAOWFC from UM2011資料(柳澤他)

410

W=120kg

80K
150K
1,776

2006/09/26

OAOWFCㅴ᝞䊧䊘䊷䊃 2006

20

OAOWFC
from UM2011資料(柳澤他)
OAOWFCFilterexchanger

21

OAOWFC
from UM2011資料(柳澤他)
OverviewoftheOAOWFC

1,310

1,776

416

3,519
Top
Ring

Secondary
MirrorCryostat
VesselCenterSectionSupportRing

Primary
Mirror22

Filters
N209 : for CIV2078/CIII2108 (WC4-8); HeI2058 (WC9/WN9)
N218 : for HeII2189/Br-g2166 (WN3-8/LBV)
Ks: 1990-2310nm (center=2150nm, width=320nm)
N209(2090nm, =80nm)

N218(2180nm, =80nm)

Ks(2150nm, Δ=320nm)

23

OAOWFCによるPerseus Arm,
Outer ArmのWR星サーベイ計画
Telescope/Array
Area

Field of view
Field
FilterLimiting mag

OAO 0.91m / OAOWFC (2kx2k)
180 deg (l=+30 ~ +210)
1 deg (b=-0.5 ~ +0.5)-> 180 deg2
0.92×0.92 deg (1.6”/pix)
220
2 NB + 1 BB(Ks)
Ks~14 (10σ)

Integ time/fieldObs time

0.5 hour110 hour24

OAOWFCによるPerseus Arm,
Outer ArmのWR星サーベイ計画

Perseus Arm

Outer Arm25

まとめ• WR星研究の意義とサーベイの現状→WR星の発見数は、予想されるよりも一桁少ない→埋もれて見つかっていないWR星がまだある。

• われわれのWR探索観測→２種の狭帯域フィルターと広帯域フィルターを利用した効率的な観測。
→２色図からWC型WR星、WN型WR星をピックアップできるだけでなく、個々の天体の減光量が評価できる。またMYSOやミラ型星も検出可能。
• OAOWFCを用いた探索計画→北天の銀河面を探索予定。
（Perseus Arm, Outer Armのサーベイ）
26