[論文レビュー] Luminous carbon stars in the Magellanic Clouds

J. Th. van Loon, A. A. Zijlstra+1 more|ArXiv.org|Feb 19, 1999

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、マゼラン銀河系における遮蔽された漸近巨星分枝（AGB）星の地上基準3 μm分光法を用い、3.1 μmにおけるHCNおよびC2H2の吸収により炭素星を同定した。これにより、明るい炭素星がMbol = −7 magまで存在することを直接的証明し、高温下端燃焼（HBB）が質量の大きなAGB星が炭素豊富になるのを防げないことを示し、大マゼラン銀河の距離モジュラスに18.8 magの上限を設定した。

ABSTRACT

We present ground-based 3 micron spectra of obscured Asymptotic Giant Branch (AGB) stars in the Magellanic Clouds (MCs). We identify the carbon stars on the basis of the 3.1 micron absorption by HCN and C2H2 molecules. We show evidence for the existence of carbon stars up to the highest AGB luminosities (Mbol=-7 mag, for a distance modulus to the LMC of 18.7 mag). This proves that Hot Bottom Burning (HBB) cannot, in itself, prevent massive AGB stars from becoming carbon star before leaving the AGB. It also sets an upper limit to the distance modulus of the Large Magellanic Cloud of 18.8 mag. The equivalent width of the absorption band decreases with redder (K-L) colour when the dust continuum emission becomes stronger than the photospheric emission. Carbon stars with similar (K-L) appear to have equally strong 3 micron absorption in the MCs and the Milky Way. We discuss the implications for the carbon and nitrogen enrichment of the stellar photosphere of carbon stars.

研究の動機と目的

• 中赤外分光法を用いてマゼラン銀河系の炭素星を同定すること。
• 高温下端燃焼（HBB）が質量の大きなAGB星が炭素星になるのを防ぐかどうかを調査すること。
• マゼラン銀河系における炭素星の最大光度を特定すること。
• 炭素星の光度関数を用いて、大マゼラン銀河の距離モジュラスの上限を制約すること。
• マゼラン銀河系の炭素星とミルキーウェイの炭素星における3 μm吸収の強度を比較すること。

提案手法

• マゼラン銀河系の遮蔽されたAGB星の地上基準3 μm分光法を取得した。
• HCNおよびC2H2分子に起因する3.1 μmにおける深い吸収特徴を用いて炭素星を同定した。
• ダストの赤外線散乱効果を評価するため、(K−L)色を関数として3.1 μm吸収帯の等価幅を測定した。
• 炭素星の光度関数を用いて、LMCの距離モジュラスの上限を推定した。
• マゼラン銀河系の炭素星とミルキーウェイの炭素星における3 μm吸収強度を、同様の(K−L)色で比較した。
• 光度測定および分光的データを適用し、ダスト連続スペクトルと光球面放射の相対的寄与を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 マゼラン銀河系の明るいAGB星は、高温下端燃焼が進行しているにもかかわらず、炭素星になるのか？
• RQ2 大マゼラン銀河における炭素星の最大ボロメトリック等級は何か？
• RQ3 マゼラン銀河系の炭素星において、3.1 μmの吸収強度はダストの赤化にどのように依存するか？
• RQ4 観測された炭素星の光度関数は、LMCの距離モジュラスを制約できるか？
• RQ5 マゼラン銀河系の炭素星における3.1 μm吸収特徴は、同様の(K−L)色を持つミルキーウェイの炭素星と同等の強度を示すか？

主な発見

• マゼラン銀河系で、ボロメトリック等級がMbol = −7 magにまで明るい炭素星が検出された。これは、質量の大きなAGB星が非常に高い光度であっても炭素豊富になる可能性があることを示している。
• このような明るい炭素星の存在は、高温下端燃焼が質量の大きなAGB星が炭素星になるのを単独で防げないことを示唆している。
• 観測された最大光度限界は、大マゼラン銀河の距離モジュラスに18.8 magの保守的上限を設定する。
• 3.1 μm吸収帯の等価幅は、(K−L)色が赤くなるにつれて減少し、光球面信号に対するダスト連続スペクトルの希釈が進行していることに一致する。
• マゼラン銀河系の炭素星とミルキーウェイの炭素星は、(K−L)色を同一にした場合、3 μm吸収強度が同等であることが示され、大気的性質が類似していることを示唆している。
• 結果から、AGB星の大気における炭素および窒素の豊富化は、ダスト遮蔽および光度の進化の文脈で考慮されるべきである。