[논문 리뷰] A homogeneous study of the s-process in the 21mic carbon-rich post-AGB objects

H. Van Winckel, Maarten Reyniers|arXiv (Cornell University)|1999. 10. 06.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 고해상도 광학 스펙트럼을 사용하여 21 μm 적외선 먼지 특징을 가진 여섯 개인 탄소 빈도가 높은 후-적색 거성 간의 광합성 원소 농도에 대한 균일한 분석을 제시한다. 분석 결과, s-과정 원소의 과잉 농도 강도는 제3의 덮개업 효율성과 강하게 상관관계가 있으며, 중성자 조사 강도는 금속성 농도와 함께 큰 내재적 산란을 보이며, AGB 핵합성 모델에 핵심적인 제약 조건을 제공한다.

ABSTRACT

We present in this paper a homogeneous photospheric abundance study, on the basis of the analysis of high resolution optical spectra, of six post-AGB objects displaying a 21mic circumstellar dust feature in their IR spectrum. The F-G spectral type of the 21mic stars make that a large range of elements including a wide variety of s-process elements, can be studied by their atomic lines. The high C/O-ratios together with the large overabundance of s-process elements prove that the objects are descendants of field carbon stars. We discuss in detail the s-process abundance distribution displayed by these 21mic stars and conclude that the 3rd dredge-up efficiency is closely related to the strength of the integrated neutron irradiation. The expected anti-correlation of the neutron irradiation with metallicity, on the other hand, contains a large intrinsic scatter. Finally we compare our results with other intrinsic and extrinsic s-process enriched objects and conclude that the post-AGB stars offer very useful complementary data to constrain the evolutionary models of AGB nucleosynthesis and dredge-up processes.

연구 동기 및 목표

• 21 μm 먼지 특징을 가진 탄소 빈도가 높은 후-적색 거성에서 s-과정 농도 패턴을 조사하여 핵합성 과정을 이해하기 위해.
• 이러한 진화한 별에서 제3의 덮개업이 s-과정 원소 과잉 농도를 형성하는 데 수행하는 역할을 규명하기 위해.
• 후-적색 거성에서 중성자 조사 강도와 금속성 간의 관계를 평가하기 위해.
• 내재적 및 외재적 s-과정으로 농도가 높은 천체와 결과를 비교하여 AGB 진화 모델을 개선하기 위해.
• 후-적색 거성 진화에서 핵합성 및 혼합 과정을 테스트하기 위한 균일한 데이터셋을 제공하기 위해.

제안 방법

• 핵심 원소, 특히 s-과정 동위원소의 광합성 농도를 측정하기 위해 고해상도 광학 스펙트럼 분석을 사용하였다.
• 원자선을 통해 별 대기에서 원소 농도를 유도하기 위해 스펙트럼 합성 기법을 적용하였다.
• 분석은 F-G 스펙트럼 유형을 가진 별에 집중되었으며, 이는 다양한 s-과정 원소의 탐지 가능성을 보장하였다.
• 여섯 대의 21 μm 후-적색 거성 간의 농도 패턴을 비교하여 추세를 파악하였다.
• 모든 대상에 대해 일관성을 확보하기 위해 균일한 분석 프레임워크를 도입하였다.
• 금속성 및 C/O 비율을 유도하여 그것이 s-과정 효율성에 미치는 영향을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 21 μm 먼지 특징을 가진 탄소 빈도가 높은 후-적색 거성 간의 s-과정 원소 농도는 어떻게 변하는가?
• RQ2 이 별들에서 제3의 덮개업 효율성과 중성자 조사 강도 간의 관계는 무엇인가?
• RQ3 이 물체들에서 기대되는 중성자 조사와 금속성 간의 반비례 관계는 최소한의 산란을 보이며 유지되는가?
• RQ4 관측된 농도 패턴은 내재적 및 외재적 s-과정으로 농도가 높은 별들과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 이 후-적색 거성은 AGB 핵합성 및 혼합 모델에 얼마나 많은 제약 조건을 제공하는가?

주요 결과

• 제3의 덮개업 효율성은 21 μm 후-적색 거성에서 통합된 중성자 조사 강도와 강하게 상관관계가 있다.
• 기대되는 중성자 조사와 금속성 간의 반비례 관계는 큰 내재적 산란을 보이며, 단순 모델에 도전한다.
• 높은 C/O 비율과 강한 s-과정 원소 과잉 농도는 이 별들이 현장 탄소 별의 후손임을 확인한다.
• 이 별들의 s-과정 농도 분포는 저질량 AGB 별의 s-과정 기여의 혼합과 일치한다.
• 후-적색 거성 단계는 AGB 핵합성 및 덮개업 과정을 제약하기 위한 보완적인 자료를 제공한다.
• 균일한 분석은 표본 전반에 걸쳐 신뢰할 수 있는 시스템적 추세를 드러내며, s-과정 원소 과잉 농도에 대한 일관된 경향성을 보였다.