Low-frequency variability in massive stars: Core generation or surface phenomenon?
Daniel Lecoanet, Matteo Cantiello, Eliot Quataert, Louis-Alexandre Couston, Keaton J. Burns, Benjamin J. S. Pope, Adam S. Jermyn, Benjamin Favier, Michael Le Bars
Bowman等人（2019）报告了用K2和TESS观测到的164颗O型和B型恒星的低频光度变化。他们将这些运动解释为内部重力波，这种重力波可能是由这些恒星核心的对流随机激发的。探测大质量恒星内部的重力波将有助于区分具有对流或辐射核心的大质量恒星，确定核心的大小，并将为大质量恒星的结构和演化提供重要的约束。在这项工作中，我们研究的观测签名的内部重力波产生的核心对流。我们计算了\textit{wave transfer function}，它将辐射区底部的内部重力波振幅与表面光度变化联系起来。该传递函数对于频率$\lesssim 1 \, {\rm d}^{-1}$变化许多数量级，并且由于驻模而在$1 \, {\rm d}^{-1}$附近具有规则间隔的峰值。这与观察到的光谱不一致，观察到的光谱具有平滑的“红噪声”轮廓，没有预测的规则间隔的峰。只有当波主要保持线性时，波传递函数才有意义。接下来我们证明了这一点：低频行波不会破裂，除非它们的光度超过恒星的辐射光度;并且，在高频观察到的光度波动是如此之小，以至于驻模对于非线性不稳定性是稳定的。这些简单的计算表明，在大质量恒星中观测到的低频光度变化不是由于这些恒星核心产生的内部重力波。最后，我们讨论了（次）表面对流，它在低质量恒星中产生低频变化，与Bowman等人（2019）在高质量恒星中观察到的非常相似。
英文摘要：
Bowman et al. (2019) reported low-frequency photometric variability in 164 O- and B-type stars observed with K2 and TESS. They interpret these motions as internal gravity waves, which could be excited stochastically by convection in the cores of these stars. The detection of internal gravity waves in massive stars would help distinguish between massive stars with convective or radiative cores, determine core size, and would provide important constraints on massive star structure and evolution. In this work, we study the observational signature of internal gravity waves generated by core convection. We calculate the \textit{wave transfer function}, which links the internal gravity wave amplitude at the base of the radiative zone to the surface luminosity variation. This transfer function varies by many orders of magnitude for frequencies $\lesssim 1 \, {\rm d}^{-1}$, and has regularly-spaced peaks near $1 \, {\rm d}^{-1}$ due to standing modes. This is inconsistent with the observed spectra which have smooth ``red noise'' profiles, without the predicted regularly-spaced peaks. The wave transfer function is only meaningful if the waves stay predominately linear. We next show that this is the case: low frequency traveling waves do not break unless their luminosity exceeds the radiative luminosity of the star; and, the observed luminosity fluctuations at high frequencies are so small that standing modes would be stable to nonlinear instability. These simple calculations suggest that the observed low-frequency photometric variability in massive stars is not due to internal gravity waves generated in the core of these stars. We finish with a discussion of (sub)surface convection, which produces low-frequency variability in low-mass stars, very similar to that observed in Bowman et al. (2019) in higher mass stars.
Photometric detection of internal gravity waves in upper main-sequence stars. III. Comparison of amplitude spectrum fitting and Gaussian process regression using celerite2
The nature of the line profile variability in the spectrum of the massive binary HD 152219
HD 152219是一个大质量双星系统，轨道周期为4.2 d，有O9.5 III + B1-2 V/III分量。其主要成分进一步显示出清晰的线轮廓变异性（LPV）。的主要组成部分位于脉动不稳定域预测的高光度恒星，我们以前建议，所观察到的LPV可能与非径向脉动。本文的目的是确定HD 152219的主要成分光谱中所观测到的LPV的性质。在4个晚上的FEROS监测活动中，我们收集了一组新的134个高信噪比光谱。这些新的观测结果被用来重新研究HD 152219光谱中不同谱线轮廓的变异性。在此基础上，我们排除了非径向脉动，指出HD 152219的LPV是由Rossiter-McLaughlin效应引起的。可能的微弱脉动振幅的上限被设定在连续谱水平的千分之几。
Binarity at LOw Metallicity (BLOeM): massive star variability revealed using a novel software tool for point-spread function fitting of TESS images
Newcastle University（纽卡斯尔大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学安东·潘内科克天文学研究所）；Universität Bonn（波恩大学）
Photometric detection of internal gravity waves in upper main-sequence stars. IV. Comparable stochastic low-frequency variability in SMC, LMC, and Galactic massive stars
Short Term Variability of Evolved Massive Stars with TESS
我们提出的第一个结果，从TESS部门1和2的光变曲线的研究，在大麦哲伦星系的8个演变的大质量恒星：6个黄色超巨星（YSG）和两个明亮的蓝色变量（LBV），包括S剑鱼座。我们使用迭代预白化过程来表征所有八颗恒星的短时间尺度变化。其中一个YSG HD 269953的周期图显示出多个强峰，频率高于其他恒星。虽然HD 269953周围的区域相当拥挤，但它是该区域最明亮的恒星，并且具有红外颜色，表明它是尘埃。我们认为HD 269953可能处于后红超巨星演化阶段。我们发现LBV HD 269582的信号周期为$\sim5$天。剑鱼座S的周期图显示了一个复杂的结构，峰值低于每天1.5个周期的频率。我们拟合了所有八个光变曲线的背景噪声的形状，并在所有光变曲线中找到了红噪声分量。然而，红噪声的幂律斜率和相干结构产生的时间尺度因恒星而异。我们的研究结果突出了用TESS研究演化的大质量恒星的潜力。
Large-scale variability in macroturbulence driven by pulsations in the rapidly rotating massive star Zeta Oph from high-cadence ESPRESSO spectroscopy and TESS photometry
Investigating the origin of cyclical wind variability in hot, massive stars - II. Hydrodynamical simulations of co-rotating interaction regions using realistic spot parameters for the O giant $ξ$ Persei
The symphony of pulsations and binarity among massive stars using HERMES spectroscopy and TESS photometry
Newcastle University（纽卡斯尔大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Royal Observatory of Belgium（比利时皇家天文台）；Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences（波兰科学院尼古拉·哥白尼天文学中心）
Stochastic Low Frequency Variability in 3-Dimensional Radiation Hydrodynamical Models of Massive Star Envelopes
主序星的光度随恒星质量的增加而增加，最终导致辐射压在恒星包层流体静力平衡中占主导地位。当光度接近爱丁顿极限时，可能会出现额外的不稳定性（超出常规对流）。这些不稳定性很容易表现在OB星的外层，在那里不透明度增加与铁产量密度和气体压力反演的一维模型。此外，最近的光度测量（如TESS）已经检测到OB恒星光变曲线的功率谱中存在过多的宽带低频变化，称为随机低频变化（SLFV）。这激发了我们的新的3D雅典娜++辐射流体动力学（RHD）模拟的两个35 $\,$ M $_\odot$恒星信封（外部$\approx$ 15 $\%$的恒星径向范围），一个在零年龄的主序列和其他在中间的主序列。这两个模型都表现出远高于和低于传统的铁不透明度峰值对流区（FeCZ）的湍流运动，消除了近地表区域的任何"安静”部分，并导致光球层的速度为10-100 $\,$ km $\,$ s $^{-1}$，直接与光谱数据一致。表面湍流也产生SLFV模型光变曲线的振幅和幂律斜率是惊人的相似，观察到的恒星。在我们的模型中，与SLFV相关的特征频率与FeCZ中的热时间（$\approx$ 3-7 $\,$天$^{-1}$）相当。这些模拟，没有自由参数，直接验证的观测，虽然需要更多的模型，我们仍然乐观的3D RHD模型的主序星O信封展示SLFV起源于FeCZ。
Five years of BRITE-Constellation photometry of the luminous blue variable P Cygni: properties of the stochastic low-frequency variability
亮蓝变星（Luminous Blue Variable，LBV）是一种大质量恒星，可能是O星和无氢经典沃尔夫-拉叶星之间的过渡阶段。一个多世纪以来，这些恒星的变化一直是专业和业余天文学家的研究领域。在本文中，我们提出了五年的精密测光的经典LBV P天鹅座采取的BRITE星座纳米卫星。我们用傅立叶分析来分析这些数据，以寻找可以阐明这些恒星变化的驱动因素的周期性。这些数据显示了在所有六个日历年的观测过程中的一些长时间尺度的变化，但是重现单个光变曲线所需的频率从一年到下一年并不一致。这些结果可能表明天鹅座P不存在周期性现象，这意味着变化在很大程度上是随机的。我们解释的数据所造成的内部重力波类似于在其他大质量恒星，天鹅座P表现出更大的振幅和较低的特征频率比主序星或蓝超巨星以前研究。这些结果表明LBV可能是蓝超巨星的外推，蓝超巨星以前曾被证明是随机低频光度变化背景下主序星的延伸。
