[論文レビュー] What are the R Coronae Borealis Stars?

Geoffrey C. Clayton|arXiv (Cornell University)|Jun 15, 2012

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、R クロニス・ボレアリス（RCB）星の起源を調査している。RCB星は、希少で水素が欠乏し炭素が豊富な超巨星であり、炭素ダストの噴出によって明るさが急激に変動する特徴を持つ。本研究では、最終ヘリウムシェルフレッシュモデルと比較して、二重白色矮星合体モデルが強く支持される強力な証拠を提示している。主な根拠は、RCB星に予期せぬほど高い18O濃度が見られることで、これは合体モデルの予測と一致するが、フレッシュモデルとは一致しない。

ABSTRACT

The R Coronae Borealis (RCB) stars are rare hydrogen-deficient, carbon-rich, supergiants, best known for their spectacular declines in brightness at irregular intervals. Efforts to discover more RCB stars have more than doubled the number known in the last few years and they appear to be members of an old, bulge population. Two evolutionary scenarios have been suggested for producing an RCB star, a double degenerate merger of two white dwarfs, or a final helium shell flash in a planetary nebula central star. The evidence pointing toward one or the other is somewhat contradictory, but the discovery that RCB stars have large amounts of 18O has tilted the scales towards the merger scenario. If the RCB stars are the product of white dwarf mergers, this would be a very exciting result since RCB stars would then be low-mass analogs of type Ia supernovae. The predicted number of RCB stars in the Galaxy is consistent with the predicted number of He/CO WD mergers. But, so far, only about 65 of the predicted 5000 RCB stars in the Galaxy have been discovered. The mystery has yet to be solved.

研究の動機と目的

• R クロニス・ボレアリス（RCB）星の進化的起源に関する長年の謎を解明すること。
• RCB星形成の背後に働く二重白色矮星（DD）合体モデルと最終ヘリウムシェルフレッシュ（FF）モデルの両者を評価すること。
• 観測された同位体組成、特に18Oが、二つの形成経路を区別できるかどうかを特定すること。
• 理論的白色矮星合体モデルと人口合成モデルに基づき、予測されるRCB星の数と一致するかを検証すること。
• RCB星と水素が欠乏した炭素星（HdC星）の区別を明確にすること、特にそれらの起源と同位体シグネチャの観点から。

提案手法

• 赤外線および可視光スペクトルを用いたRCB星およびHdC星の分光データ分析を通し、特に16O/18O比に注目して同位体比を評価する。
• RCB星に観測された18O濃度を、二重白色矮星合体モデルと最終ヘリウムシェルフレッシュモデルの理論的予測と比較する。
• 白色矮星合体率の予測に基づき、銀河内に予想されるRCB星の数を推定する人口合成モデルの使用。
• アーカイブされた光度曲線と変光パターンの評価により、RCB星の特徴を確認し、他の変光星と区別する。
• 既知のRCB星、特にサクライの星とV605 Aqlのデータを統合し、最終ヘリウムフレッシュを経験する星と通常のRCB星の挙動を対比する。
• 複数回の観測とスペクトル分類の活用により、新たなRCB候補の特定と、RCB集団への所属の確認を行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 R クロニス・ボレアリス星の形成を支配する進化的経路は何か？
• RQ2 なぜRCB星は他の星族と比較して著しく高い18O濃度を示すのか？
• RQ3 RCB星の同位体シグネチャは、二重白色矮星合体モデルと最終ヘリウムシェルフレッシュモデルの予測とどのように一致するか？
• RQ4 銀河内に観測されたRCB星の数（65個）は、白色矮星合体率の理論的予測と整合するか？
• RQ5 RCB星と明るさの変動や赤外過剰がない水素が欠乏した炭素星（HdC星）の主な違いは何か？

主な発見

• R クロニス・ボレアリス星は、他のいかなる既知の星よりも16O/18O比が桁違いに低く、18Oの極端な過剰生産を示している。
• RCB星に見られる高い18O濃度は、18Oの増強を予測しない最終ヘリウムシェルフレッシュモデルとは整合せず、二重白色矮星合体シナリオとは整合する。
• サクライの星や他の最終ヘリウムシェルフレッシュを経験する星は18Oの増強を示さず、これは通常のRCB星の前身星ではないことを示している。
• 予測される銀河内RCB星の数（約5000個）は、白色矮星合体モデルの予測と一致しており、合体起源を支持する。
• RCB星およびHdC星の大部分は白色矮星合体によって形成されていると考えられ、一方サクライの星を含む少数（少数派）は最終ヘリウムシェルフレッシュ過程によって形成される可能性がある。
• 18Oの過剰生産の発見は、現在までで最も強い観測的証拠であり、RCB星形成における二重白色矮星合体モデルを支持している。