[論文レビュー] On the Binarity of Carbon-Enhanced, Metal-Poor Stars

Stelios Tsangarides, Sean G. Ryan+1 more|University of Hertfordshire Research Archive (University of Hertfordshire)|Dec 7, 2004

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、3台の4メートル望遠鏡を用いた高精度径速度測定を用いて、炭素過剰で金属量が低い（CEMP）星の二重性を調査した。確認済みのCEMP-s星の44％が連星系に属していることが判明し、そのs過程元素の過剰が、今は白色矮星となったAGB同伴星からの物質移転に起因するという仮説を強く支持している。これは、CH星およびBa II星と進化的に関連するものである。

ABSTRACT

We report on a programme to monitor the radial velocities of a sample of candidate and confirmed carbon-enhanced, metal-poor (CEMP) stars. We observed 45 targets using the Echelle Spectrographs of three 4m class telescopes. Radial velocities for these objects were calculated by cross-correlation of their spectra with the spectrum of HD 140283, and have errors < 1 km/s. Sixteen of our programme's targets have reported carbon excess, and nine of these objects also exhibit s-process enhancements (CEMP-s). We combine these stars' radial velocities with other literature studies in search of binarity. The search reveals that four of our CEMP-s stars (44%) are in binary systems. Using the analysis of Lucatello et al. (2004), we find that all the CEMP-s stars in our sample are binaries. This conclusion implies that CEMP-s stars may be the very metal-poor relatives of CH and Ba II stars, which are believed to have acquired their peculiar abundance patterns by mass transfer from a thermally-pulsing AGB companion.

研究の動機と目的

• 炭素過剰で金属量が低い（CEMP）星、特にCEMP-s星における連星頻度を特定すること。
• CEMP-s星が、AGB同伴星を持つ連星系として知られるCH星およびBa II星の金属量が低い子孫であるという仮説を検証すること。
• CEMP-s星に見られる特異な元素分佈パターンが、主に熱脈動AGB星からの二重星物質移転に起因しているかどうかを評価すること。
• 高精度な径速度測定を通じて、CEMP星の形成メカニズムを統計的によりよく理解する基盤を強化すること。

提案手法

• 3台の4メートル望遠鏡に搭載されたEchelle分光計を用いて、45個のCEMP候補星および確認星の径速度モニタリングを実施した。
• 観測スペクトルとHD 140283との相互相関を用いて、太陽系重心径速度を計算し、速度誤差を1 km s⁻¹未満に抑えた。
• HD 140283を速度基準として用い、ゼロポイント誤差を最小限に抑えるために、200～400個の金属線を用いてその地理的径速度を測定した。
• 二重性の2つの検定手法を適用した：単線分光連星（SB1）の同定と、径速度変動（vbl, vbl?）の検出により、軌道運動を推定した。
• 元素分佈および径速度に関する文献データと組み合わせ、連星状態を評価し、周期的変動を検出した。
• Lucatelloら（2004）の統計的枠組みを用いて、観測された検出率から真の連星頻度を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CEMP-s星のうち、何パーセントが連星系に属しているか。これは、s過程元素の過剰が物質移転に起因するという仮説を支持するか？
• RQ2 CEMP-s星の軌道的性質は、AGB同伴星を持つことが知られているCH星およびBa II星と整合的か？
• RQ3 金属量が低いCEMP星において、径速度モニタリングは連星運動を示す周期的変動を検出できるか？
• RQ4 検出効率を考慮しても、観測されたCEMP-s星の連星頻度は、すべてのCEMP-s星が連星であると推論するのに十分か？
• RQ5 異なるCEMP分類（例：CEMP-s、CEMP-no、CEMP-r）の連星頻度はどのように比較されるか。これは、それらの形成メカニズムに何を示唆するか？

主な発見

• 確認済みの9個のCEMP-s星のうち4個（44％）が分光連星（SB1）として同定され、有意な連星頻度を示した。
• CEMP-s星における44％の観測連星率は、Lucatelloら（2004）の分析に基づき、サンプル内のすべてのCEMP-s星が実際には連星である可能性が高いことを示唆している。
• 径速度測定の精度は1 km s⁻¹未満であり、系統誤差は0.30 km s⁻¹と低く、高い信頼性を有している。
• 確認済みの16個のCEMP星のうち、連星の強い証拠が見られるのはCEMP-s星に限られ、CEMP-noおよびCEMP-r星には顕著な径速度変動は認められなかった。
• CEMP-s星の連星状態は、CEMP-s星とCH/Ba II星との間の進化的な関連性を強化し、AGB同伴星からの物質移転による共通の起源を支持する。
• 特に、変動する径速度（vbl?）を示すが、連星として正式に同定されていない星については、さらなるモニタリングが必要であり、同伴星の性質を確認するためのものである。