[論文レビュー] The HIPPARCOS Hertzsprung-Russell diagram of S stars: Probing nucleosynthesis and dredge-up

S. Van Eck, A. Jorissen+3 more|arXiv (Cornell University)|Aug 1, 1997

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本論文では、HIPPARCOSの視 parallax を用いてS型星の正確なヘルツシュプルング＝ラッセル（HR）図を構築し、Tc豊富なS型星がTc貧困なS型星よりも低温でより明るいことが明らかになった。結果から、Tc豊富な星は熱的脈動を示す漸近巨星分支（AGB）に位置しており、s過程の核融合生成および第3の混合上昇の役割を果たしていることが確認された。一方、Tc貧困なS型星は赤巨星分支または初期AGB段階の低質量星と整合的であり、それらの起源として二重星間の質量移動が支持された。

ABSTRACT

HIPPARCOS trigonometrical parallaxes make it possible to compare the location of Tc-rich and Tc-poor S stars in the Hertzsprung-Russell (HR) diagram: Tc-rich S stars are found to be cooler and intrinsically brighter than Tc-poor S stars. The comparison with the Geneva evolutionary tracks reveals that the line marking the onset of thermal pulses on the asymptotic giant branch (AGB) matches well the observed limit between Tc-poor and Tc-rich S stars. Tc-rich S stars are, as expected, identified with thermally-pulsing AGB stars of low and intermediate masses, whereas Tc-poor S stars comprise mostly low-mass stars (with the exception of 57 Peg) located either on the red giant branch or on the early AGB. Like barium stars, Tc-poor S stars are known to belong exclusively to binary systems, and their location in the HR diagram is consistent with the average mass of 1.6 +- 0.2 Msun derived from their orbital mass-function distribution. A comparison with the S stars identified in the Magellanic Clouds and in the Fornax dwarf elliptical galaxy reveals that they have luminosities similar to the galactic Tc-rich S stars. However, most of the surveys of S stars in the external systems did not reach the lower luminosities at which galactic Tc-poor S stars are found. The deep Westerlund survey of carbon stars in the SMC uncovered a family of faint carbon stars that may be the analogues of the low-luminosity, galactic Tc-poor S stars.

研究の動機と目的

• HIPPARCOSミッションの三角視 parallax を用いて、S型星の正確なヘルツシュプルング＝ラッセル（HR）図への位置づけを決定すること。
• S型星の明るさと温度をTc豊富とTc貧困に分けて比較し、それらの進化段階と関連づけること。
• 漸近巨星分支（AGB）における熱的脈動の開始が、観測されたTc豊富とTc貧困のS型星の境界に対応するかどうかを検証すること。
• 銀河系のS型星の明るさ分布を、大マゼラン雲やフォルナックス矮星銀河といった外部系のものと比較すること。
• 特に二重星間質量移動の文脈において、Tc貧困S型星の進化状態と質量分布を調査すること。

提案手法

• HIPPARCOSの三角視 parallax を用いて、S型星の正確な絶対等級と効果的温度を導出した。
• 導出された明るさと温度を用いて、詳細なヘルツシュプルング＝ラッセル（HR）図を構築した。
• 低・中質量星のAGBにおけるGeneva進化トレースと観測されたS型星の位置を比較した。
• スペクトルにテクネチウム線が存在するか否かに基づいて、S型星をTc豊富またはTc貧困に分類した。
• 二重星系におけるTc貧困S型星の質量関数分布を分析し、平均星の質量を推定した。
• 銀河系S型星の明るさ関数と、SMCおよびFornax dSphを含む外部系のものとを比較し、低明るさのTc貧困S型星の類縁体を同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HR図におけるTc豊富とTc貧困のS型星の境界が、理論的AGBにおける熱的脈動の開始と一致するか？
• RQ2 Tc豊富なS型星は、低・中質量の熱的脈動を示すAGB星として整合的か？
• RQ3 Tc貧困なS型星は、二重星間質量移動モデルが予測するように、赤巨星分支または初期AGB段階に位置するか？
• RQ4 二重星系におけるTc貧困S型星の平均質量は、軌道データから導かれた質量関数と整合的か？
• RQ5 大マゼラン雲やFornax dSphといった外部系に、銀河系のTc貧困S型星に類似した明るさの星が存在するか？

主な発見

• Tc豊富なS型星は、HR図においてTc貧困なS型星よりも低温で内因的明るさが明確に高いことが判明し、熱的脈動を示すAGBに位置していることが確認された。
• Tc貧困とTc豊富のS型星の境界は、進化モデルが予測するAGBにおける熱的脈動の開始とよく一致しており、理論的妥当性を示した。
• Tc豊富なS型星は、低・中質量の熱的脈動を示すAGB星として特定され、第3の混合上昇およびs過程核生成を経験していることが判明した。
• Tc貧困なS型星は主に低質量星（平均質量 1.6 ± 0.2 Msun）であり、赤巨星分支または初期AGBに位置しており、二重星間質量移動による起源と整合的である。
• 大マゼラン雲およびFornax dSphのS型星の明るさ分布は、銀河系のTc豊富S型星と一致したが、銀河系に見られる明るさの低いTc貧困S型星は、調査では検出されなかった。
• WesterlundによるSMCにおける明るさの低い炭素星の調査から、銀河系の低明るさTc貧困S型星に類似した星の家族が発見された。