¶ PMS Delta Scuti
作者：邹乾一 & 蔡英杰
主分类：pulsation
¶ 历史背景
一类最早被归类于显示出Ae或Be型光谱的主序前恒星，由夏威夷大学天文研究所、利克天文台的天文学家George H.在1960年前后整理归档几种变星时被系统性提及，将其命名为Herbig Ae/Be 型恒星[1]。但此时George H.仅简单分析了它们的光谱类型和吸收线、提出部分Herbig Ae/Be型恒星拥有P Cygni轮廓，并未对其光变周期及具体的光变机制等细节进行详细分析。
1972年前后，德克萨斯大学天文学院教授Breger, M.在一个年轻的疏散星团NGC 2264中找到两颗符合Herbig Ae/Be型恒星条件的星团成员星（W2,W20），并在监测中发现其光变周期、光谱型与光变幅度、周期与已知的Delta Scuti型变星（盾牌座δ型变星，也称矮造父变星）吻合。Breger.M.教授将其正式命名为Pre-Main-Sequence Delta Scuti[2]。
此后二十余年，PMS δScuti类型的变星再也没有被观测到[3]。直至1995年，Kurtz和Marang等人[4]才再次找到了一颗PMS δScuti型变星。更为幸运的是，这颗PMSδScuti是一颗场星，相较于最早发现的两颗处于年轻疏散星团的PMSδScuti，天文学家们能够对其进行星震学研究。Marconi和Palla等人[5]第一次利用星震学对这类变星进行了研究并约束了其脉动模型。在此之后，PMS δScuti型变星在Herbig Ae/Be型场星[6]和年轻疏散星团[7]中都不断被发现。
至2008年，来自维也纳大学天文学研究所的天文学家Zwintz, K.对前人发现的36颗PMS δScuti进行了系统性的星震学研究并将它们与经典的δScuti型变星进行了对比[8]。Zwintz.K给出了PMS δScuti型变星的PMS δScuti型变星的大致定义：它们应当是中等质量的Herbig Ae型恒星，与经典的δScuti型变星拥有相似的光谱（A-F型），基本都处于某个年轻的疏散星团中。脉动驱动机制与经典δScuti型变星类似，但由于其外部经常被尘埃、气体包围因此展现出红外过剩并可能出现III型或IV型的光度[9]。
2019年，来自云南天文台的陈兴浩博士对英仙座IP这一颗PMS δScuti型变星进行了详细的星震学分析，根据其光变周期给出了这颗变星的两种物理模型、估算了它赤道处自转速度及部分化学元素丰度[10]。
¶ 物理图像
¶ 基本信息
PMS δScuti型变星是一类拥有1.5至4个太阳质量的中等质量年轻恒星，并会向Herbig Ae/Be 型恒星方向演化[11]，该类型变星处于主序前阶段，大多仍在不断收缩并拥有气体、尘埃外壳。此类变星成员中既有Herbig Ae/Be型场星也有年轻疏散星团成员星，其本体与经典的δScuti型变星有着相似的光谱型（A型-F型），但含有发射线，其脉动周期与光变幅度也基本符合经典的δScuti型变星范围[3:1]。
与经典的δScuti型变星不同的是，此类变星通常拥有一个气体或尘埃外壳或是在周围有气体存在。恒星产生的光经外壳吸收二次发射产生红外过剩和相当于巨星、亚巨星的光度。
但必须说明的是，正是由于此类变星中隶属年轻疏散星团成员星所处环境的特殊性（通常拥有气体外壳或是直接处于气体、尘埃之中）[2:1]，只有属于Herbig Ae型场星的变星能够被精确观测并进行星震学研究，因此部分PMS δScuti型变星的参数仍有较大不确定性。
图1. PMS Delta Scuti在赫罗图上的位置
¶ 脉动机制
与经典δScuti型变星类似，造成PMS δScuti型变星产生类似δScuti型变星脉动的原因最大可能仍是氢电离区与氦电离区的κ机制与γ机制[5:1]，其脉动模式与δScuti型变星的低阶p-模式与g-模式类似[12]。
若观察赫罗图可发现，中等质量恒星主序前演化轨迹与主序阶段、主序后演化轨迹存在相交点，这也应当是为何主序前恒星内部化学成分相对均匀但却仍能激发κ机制与γ机制产生脉动的原因[3:2]。但是，由于准确地估计主序前恒星的质量、年龄相对困难，因此其深层次脉动机制仍存在一定程度上的不确定性。
¶ 典型天体
ATO J074.8940–06.8964
J2000d: 74.8940236 -6.8964170
光谱型：F0
图2. PMS Delta Scuti星的典型光谱
¶ 重要文献
- Herbig G H. The spectra of Be-and Ae-type stars associated with nebulosity[J]. The Astrophysical Journal Supplement Series, 1960, 4: 337.
- Breger M. Pre-main stars. I. Light variability, shells, and pulsation in NGC 2264[J]. The Astrophysical Journal, 1972, 171: 539.
- Zwintz K. Comparing the Observational Instability Regions for Pulsating Pre-Main-Sequence and Classical δ Scuti Stars[J]. The Astrophysical Journal, 2008, 673(2): 1088.
- Ilbert O, Arnouts S, Mccracken H J, et al. Accurate photometric redshifts for the CFHT legacy survey calibrated using the VIMOS VLT deep survey[J]. Astronomy & Astrophysics, 2006, 457(3): 841-856.
- Degl’Innocenti S, Prada Moroni P G, Marconi M, et al. The FRANEC stellar evolutionary code[J]. Astrophysics and Space Science, 2008, 316: 25-30.
¶ 参考文献
Herbig G H. The spectra of Be-and Ae-type stars associated with nebulosity[J]. The Astrophysical Journal Supplement Series, 1960, 4: 337. ↩︎
Breger M. Pre-main stars. I. Light variability, shells, and pulsation in NGC 2264[J]. The Astrophysical Journal, 1972, 171: 539. ↩︎ ↩︎
Zwintz K. Comparing the Observational Instability Regions for Pulsating Pre-Main-Sequence and Classical δ Scuti Stars[J]. The Astrophysical Journal, 2008, 673(2): 1088. ↩︎ ↩︎ ↩︎
Kurtz D W, Marang F. The discovery of δ Scuti pulsational variability in the pre-main-sequence Herbig Ae star, HR 5999, and the discovery of rotational light variability in the remarkable He-weak Bp star, HR 6000[J]. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 1995, 276(1): 191-198. ↩︎
Marconi M, Palla F. The instability strip for pre-main-sequence stars[J]. The Astrophysical Journal, 1998, 507(2): L141. ↩︎ ↩︎
Donati J F, Brown S F. Zeeman-Doppler imaging of active stars. V. Sensitivity of maximum entropy magnetic maps to field orientation[J]. Astronomy and Astrophysics, 1997, 326: 1135-1142. ↩︎
Zwintz K, Marconi M, Reegen P, et al. Search for pulsating pre-main-sequence stars in NGC 6383[J]. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2005, 357(1): 345-353. ↩︎
Zwintz K, Weiss W W. Pulsating pre-main sequence stars in IC 4996 and NGC 6530[J]. Astronomy & Astrophysics, 2006, 457(1): 237-248. ↩︎
Malfait K, Waelkens C, Waters L, et al. The spectrum of the young star HD 100546 observed with the Infrared Space Observatory[J]. Astronomy and Astrophysics, v. 332, p. L25-L28 (1998), 1998, 332: L25-L28. ↩︎
Chen X, Li Y. Asteroseismology of the Pre-main-sequence δ Scuti Pulsator IP Persei[J]. The Astrophysical Journal, 2019, 872(2): 156. ↩︎
Finkenzeller U, Mundt R. The Herbig Ae/Be stars associated with nebulosity[J]. Astronomy and Astrophysics Supplement Series (ISSN 0365-0138), vol. 55, Jan. 1984, p. 109-141. Sponsorship: Deutsche Forschungsgemeinschaft., 1984, 55: 109-141. ↩︎
Suran M, Goupil M, Baglin A, et al. Comparative seismology of pre-and main sequence stars in the instability strip[J]. Astronomy & Astrophysics, 2001, 372(1): 233-240. ↩︎