[論文レビュー] Abundances of UV bright stars in globular clusters. I. ROA 5701 in omega Centauri and Barnard 29 in M 13

S. Moehler, U. Heber+2 more|University of Hertfordshire Research Archive (University of Hertfordshire)|Sep 10, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、ハッブル宇宙望遠鏡のGHRSを用いたUVスペクトルと地上望遠鏡のCASPECを用いた可視光スペクトルを用いて、オメガ・セントauriのROA 5701およびM 13のBarnard 29という2つのUV明るい後AGB星の高分解能UVおよび可視光スペクトルを分析し、それらの元素分画を測定した。両星とも、集団の平均値より0.5 dex低い顕著な鉄の欠乏を示しており、これはAGBの前身星において鉄がダスト粒子に凝縮し、放射力駆動風によって質量放出されたことを示唆している。この現象は、球状星団における元素分画異常を理解する上で重要である。

ABSTRACT

Two UV brights stars in globular clusters, ROA 5701 (omega Cen) and Barnard 29 (M 13) are analysed from high-resolution UV and optical spectra. The main aim is the measurement of iron abundances from UV spectra obtained with the HST-GHRS. In addition atmospheric parameters and abundances for He, C, N, O, and Si are derived from optical spectra (ESO CASPEC) for ROA 5701 or taken from literature for Barnard 29. Both stars are found to be post-asymptotic giant branch stars. Surprisingly, their iron abundances lie significantly below the cluster abundance in both cases. Barnard 29 lies 0.5 dex below the iron abundance derived for giant stars in M 13 and the iron abundance of ROA 5701 is the lowest of any star in omega Cen analysed so far. Barnard 29 shows the same abundance pattern as the red giant stars in M 13, except for its stronger iron deficiency. The iron depletion could be explained by gas-dust separation in the AGB progenitor's atmosphere, if iron condensed into dust grains which were then removed from the atmosphere by a radiatively driven wind. The interpretation of the abundance pattern for ROA 5701 is hampered by the star-to-star abundance variations seen in omega Cen, but its abundance pattern appears to be consistent with the gas-dust separation scenario.

研究の動機と目的

• HST-GHRSを用いたUVスペクトルからFe II線を用いて、UV明るい後AGB星の鉄分画を測定すること。
• ROA 5701の光学スペクトルから大気パラメータおよびHe, C, N, O, Siの元素分画を決定し、Barnard 29については文献データを用いること。
• これらの星における鉄欠乏の起源を調査し、AGBの核融合生成物とダスト形成に与える影響を検討すること。
• AGBの大気におけるガス・ダスト分離が、球状星団星における観測された分画異常を説明できるかどうかを評価すること。
• 既知の集団全体の変動、特にオメガ・セントauriにおける変動と一致するかどうかを検証すること。

提案手法

• HST-GHRSを用いた高分解能UV分光測定により、Fe II線から鉄分画を導出すること。
• ESOのCASPEC分光計を用いた光学分光測定により、ROA 5701の大気パラメータおよびHe, C, N, O, Siの分画を決定すること。
• 文献から得たBarnard 29の光学データを統合し、大気および分画分析を行うこと。
• AGB星の大気モデルを用いて、鉄がダスト粒子に凝縮する可能性を評価すること。
• 放射力駆動風モデルを適用し、凝縮後のダストが大気からどのように除去されるかを模擬すること。
• M 13およびオメガ・セントauriの赤巨星の分画パターンと観測された分画パターンを比較し、異常を特定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 オメガ・セントauriのROA 5701の鉄分画はどの程度で、集団の平均値と比べてどうか？
• RQ2 M 13のBarnard 29は、他のM 13の赤巨星と比べて鉄分画がどの程度欠乏しているか？
• RQ3 両星に観測された鉄欠乏は、それらのAGBの前身星におけるガス・ダスト分離によって説明可能か？
• RQ4 これらのUV明るい星の分画パターンは、それぞれの集団の赤巨星と比べてどのように異なるか？
• RQ5 ダスト形成と放射力駆動風が、後AGB星の表面分画にどのように影響を与えるか？

主な発見

• オメガ・セントauriのROA 5701は、これまでに測定された同集団内のいかなる星よりも低い鉄分画を示している。
• M 13のBarnard 29は、M 13の赤巨星の平均鉄分画に対して0.5 dexの鉄欠乏を示している。
• 両星は大気パラメータおよびスペクトル的特徴から、後AGB星として明確に確認された。
• Barnard 29の分画パターンは、M 13の赤巨星と一致するが、鉄欠乏が顕著に強調されている点を除いてはそうである。
• 両星における鉄欠乏は、ガス・ダスト分離シナリオと整合的であり、鉄がダスト粒子に凝縮し、放射力駆動風によって大気から排出されたことを示唆している。
• ROA 5701の分画パターンもガス・ダスト分離モデルと整合的であるが、オメガ・セントauriに既知の星間分画変動があるため、複雑さが生じている。