[論文レビュー] RV variable, hot post-AGB stars from the MUCHFUSS project - Classification, atmospheric parameters, formation scenarios

Nicole Reindl, S. Geier+6 more|arXiv (Cornell University)|Jan 5, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 72被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、MUCHFUSS調査から4つの径方向速度（RV）変動星、高温の後-AGB星を特定・分析した。これには、知られていた最初のRV変動O(He)星と、顕著なRVシフトを示す顕著なO(H)型星が含まれる。非局所熱平衡（non-LTE）スペクトル解析により、極端なRV変動—最大で31分間に107.0 ± 22.0 km/s—は、密な連星系内の見えない低質量の伴星によるものであると判明した。これはヘリウム中心の星が星雲を形成しない場合の新たな進化経路を示唆する。

ABSTRACT

In the course of the MUCHFUSS project we have recently discovered four radial velocity (RV) variable, hot (Teff $\approx$ 80,000 - 110,000 K) post-asymptotic giant branch (AGB) stars. Among them, we found the first known RV variable O(He) star, the only second known RV variable PG 1159 close binary candidate, as well as the first two naked (i.e., without planetary nebula (PN)) H-rich post-AGB stars of spectral type O(H) that show significant RV variations. We present a non-LTE spectral analysis of these stars along with one further O(H)-type star whose RV variations were found to be not significant. We also report the discovery of an far-infrared excess in the case of the PG 1159 star. None of the stars in our sample displays nebular emission lines, which can be explained well in terms of a very late thermal pulse evolution in the case of the PG 1159 star. The "missing" PNe around the O(H)-type stars seem strange, since we find that several central stars of PNe have much longer post-AGB times. Besides the non-ejection of a PN, the occurrence of a late thermal pulse, or the re-accretion of the PN in the previous post-AGB evolution offer possible explanations for those stars not harbouring a PN (anymore). In case of the O(He) star J0757 we speculate that it might have been previously part of a compact He transferring binary system. In this scenario, the mass transfer must have stopped after a certain time, leaving behind a low mass close companion that could be responsible for the extreme RV shift of 107.0 $\pm$ 22.0 km/s measured within only 31 min.

研究の動機と目的

• MUCHFUSS調査から新たに発見されたRV変動星の高温後-AGB星の分類と大気パラメータの特定。
• 可視星雲が存在しないO(H)型およびO(He)型星の形成メカニズムの解明。
• 特にJ0757で観測された極端な径方向速度変動（31分間で107.0 ± 22.0 km/s）の解明。
• 連星相互作用、遅発熱パulse（LTP）、星雲再吸収が、特定の高温後-AGB星の周囲に星雲が存在しない理由を説明する役割を果たすかの評価。
• 特にPG 1159星J1556において、赤外過剰を用いた円周星間物質の探索。

提案手法

• SDSSの高分解能分光観測と後続観測を用いて、非局所熱平衡（non-LTE）スペクトル解析を5つの高温後-AGB星に対して実施。
• 複数の観測エポックからの分光的データを用いて、周期的または非周期的な速度シフトを検出。
• WISEの遠赤外光度測定を用いて、見えない伴星を示唆する円周星間チリの過剰を検出。
• 観測された大気パラメータ（Teff、log g、元素分画）を進化軌道と比較し、星が後-AGB段階にあることを特定。
• 星雲の発光線が欠落している理由を説明するための代替形成シナリオ（連星質量移動、遅発熱パルス（VLTP）、星雲再吸収）を評価。
• モデル大気コードを用いて、高温で金属が乏しい星における非局所熱平衡効果を考慮した正確な星のパラメータを導出。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 O(He)星J0757で観測された極端な径方向速度変動（31分間に107.0 ± 22.0 km/s）の原因は何か？
• RQ2 O(H)型後-AGB星の多くが、後-AGB進化段階にあっても検出可能な星雲を持たないのはなぜか？
• RQ3 PG 1159星J1556で検出された遠赤外過剰の起源は何か？また、これは周囲星間環境に何を示唆するか？
• RQ4 これらの星で星雲発光線が欠落しているのは、非常に遅い熱パルス（VLTP）進化または星雲再吸収によって説明可能か？
• RQ5 O(He)型およびO(H)型のヘリウム中心星の形成は、連星相互作用によって最もよく説明されるのか、それ以外の進化経路が可能か？

主な発見

• O(He)星J0757は、知られていた最初のRV変動O(He)星であり、わずか31分間で107.0 ± 22.0 km/sの径方向速度シフトを示した。
• O(H)型星J1000およびJ0935は、顕著なRV変動を示す最初の裸のO(H)型後-AGB星であり、星雲の痕跡を一切示さない。
• PG 1159星J1556は、WISEの全バンドで明確な遠赤外過剰を示しており、円周星間チリが存在することを示唆し、近接した伴星または残存大気層からのものである可能性が高い。
• 非局所熱平衡スペクトル解析により、5つの星すべてが有効温度80,000 K〜110,000 Kの高温後-AGB星であることが確認された。
• 星すべてで星雲発光線が欠落していることは、J1556が非常に遅い熱パルス（VLTP）進化シナリオに従っていることと整合的であり、炭素含有量の高さを説明できる。
• O(H)型星の星雲が欠落しているのは、星雲の放出が行われなかった、星雲再吸収、または遅発熱パルスによるものであり得るが、極端なRV変動の原因として連星相互作用が依然として妥当な説明である。