[論文レビュー] Insights into the formation of barium and Tc-poor S stars from an extended sample of orbital elements

A. Jorissen, S. Van Eck+2 more|ArXiv.org|Jan 28, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 8被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、10年間にわたるCORAVELサーベイから得られた radial velocity データを用いて、バリウム星およびTc-貧乏S星の軌道要素を広範なサンプルで分析し、これらの星が互いに低温版の類縁関係にあたることを明らかにした。主な発見は、質量移動が二重星系における化学的特異性を引き起こしており、特に白色矮星を伴う系において、やや弱いバリウム星と強いバリウム星の違いは、主に銀河的集団の違いに起因するが、軌道的分離度とは無関係であるということである。

ABSTRACT

The set of orbital elements available for chemically-peculiar red giant (PRG) stars has been considerably enlarged thanks to a decade-long CORAVEL radial-velocity monitoring of about 70 barium stars and 50 S stars. This paper presents a detailed analysis of the complete set of orbital parameters available for PRG stars; the individual data are given in three companion papers. The main results are as follows: (i) The similarity between the orbital parameters of Tc-poor S stars and barium stars confirms that Tc-poor S stars are the cooler analogs of barium stars; (ii) The eccentricity -- period diagram of PRG stars clearly bears the signature of dissipative processes associated with mass transfer; (iii) The mass function distribution is compatible with the unseen companion being a white dwarf (WD); (iv) Assuming that the WD companion has a mass in the range 0.60+-0.04 Msun, the masses of mild and strong barium stars amount to 1.9+-0.2 and 1.5+-0.2 Msun, respectively; (v) Mild barium stars are not restricted to long-period systems; the difference between mild and strong barium stars is mainly one of galactic population rather than of orbital separation, in agreement with their respective kinematical properties; (vi) Binarity is probably not a sufficient condition to produce a PRG star, and a metallicity lower than solar seems to be required as well.

研究の動機と目的

• 化学的特異性を示す赤超巨星（PRG）星の形成機構を、詳細な軌道要素解析を通じて解明すること。
• 二重性および特定の軌道的特徴が、これらの星に観測された化学的特異性を説明するのに十分かどうかを特定すること。
• 質量移動が赤超巨星の運動学的および化学的性質に与える役割を調査すること。
• 質量関数分布を評価し、これらの二重星系における見えない伴星の性質を推定すること。
• やや弱いバリウム星と強いバリウム星の区別が、軌道パラメータおよび銀河的集団の観点からどのように異なるかを明確にすること。

提案手法

• 約70個のバリウム星および約50個のS星を対象に、10年間にわたるCORAVEL分光計による radial velocity 測定データを用いた。
• 観測された radial velocity 曲線から、化学的特異性を示す赤超巨星（PRG）星の全セットの軌道要素を収集・解析した。
• 散乱的質量移動プロセスの痕跡を特定するため、離心率－周期図を構築し解釈した。
• 見えない伴星の質量を制約するため、質量関数分布を評価し、白色矮星（WD）伴星を支持する結果を得た。
• 白色矮星質量を 0.60±0.04 Msun と仮定して、質量関数解析を実施し、バリウム星の質量を推定した。
• やや弱いバリウム星と強いバリウム星の運動学的および軌道的性質を比較し、銀河的集団および軌道的分離度の違いを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Tc-貧乏S星は、その軌道的および化学的類似性から、バリウム星の低温版の進化的類縁星であると考えられるが、真か？
• RQ2 バリウム星およびTc-貧乏S星の軌道パラメータは、質量移動がその形成に果たす役割をどのように示しているか？
• RQ3 質量関数分布から見た場合、これらの二重星系における見えない伴星は白色矮星と整合的か？
• RQ4 やや弱いバリウム星と強いバリウム星の違いは、主に軌道的分離度にあるのか、それとも銀河的運動学的性質の違いにあるのか？
• RQ5 二重性そのものがあれば、バリウム星やS星が生成可能か？あるいは、太陽系の金属量未満の環境も必要か？

主な発見

• Tc-貧乏S星の軌道パラメータは、バリウム星のそれらと統計的に区別できないため、後者とは低温版の類縁関係にあることが確認された。
• PRG星の離心率－周期図には、散乱的質量移動の明確な痕跡が示されており、過去または継続的な質量交換が起こったことを示唆している。
• 質量関数分布は、見えない伴星が白色矮星であることに整合的であり、質量は 0.60±0.04 Msun である。
• やや弱いバリウム星の質量は 1.9±0.2 Msun、強いバリウム星の質量は 1.5±0.2 Msun であり、白色矮星伴星質量を 0.60±0.04 Msun と仮定した場合の推定値である。
• やや弱いバリウム星は長周期系に限定されていない。それらと強いバリウム星の違いは、主に銀河的集団の違いに起因するが、軌道的分離度とは無関係である。
• 二重性そのものではPRG星を生成するには不十分であり、観測された化学的特異性を生じさせるには、太陽系の金属量未満の環境も必要である。