[논문 리뷰] Cool helium-rich white dwarfs from the Hamburg/ESO Survey

Susanne Friedrich, D. Koester외 3명|arXiv (Cornell University)|2000. 10. 16.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 허브라운/ESO 설문에서 선별된 40개의 냉각된 헬륨 풍부 백색왜성에 대한 모델 대기 분석을 제시한다. 이들은 빨간색 연속 스펙트럼 기울기와 강한 흡수선의 부재로 선별되었다. 주요 결과는 샘플의 21%가 수소와 금속선을 보이며, 간섭계에서의 가속화를 지지하며, 프로펠러 메커니즘에 의한 '수소 스크리닝'의 증거가 있음을 보여준다.

ABSTRACT

We present an analysis of 40 cool helium-rich white dwarfs found in the Hamburg/ESO survey. They were selected for follow-up spectroscopy because of their U-B colour below -0.18, the absence of strong absorption lines, and a continuum shape similar to that of a quasar. Effective temperatures for individual stars were determined by fitting model atmospheres of nearly pure helium with a small admixture of hydrogen. As a consequence of the selection criteria all but one sample stars have Teff below 20000 K. Four stars clearly show helium and hydrogen lines in their spectra. In the spectra of another three, helium, hydrogen, and metal lines can be detected. For these stars hydrogen and metal abundances were also determined by fitting appropriate model atmospheres containing these elements. Seven sample stars most likely have helium-rich atmospheres but do not show any helium lines. They either have featureless spectra or show calcium lines.

연구 동기 및 목표

• 허브라운/ESO 설문에서 냉각된 헬륨 풍부 백색왜성을 후속 스펙트럼 관측을 통해 식별하고 특성화하기.
• 모델 대기 피팅을 통해 이 별들의 효율 온도와 대기 조성을 결정하기.
• 헬륨 풍부 백색왜성 대기 중 수소와 금속의 존재 및 농도를 조사하기.
• 은하간 매질의 가속화와 수소 스크리닝 메커니즘의 역할이 대기 조성에 미치는 영향 평가하기.

제안 방법

• U-B < -0.18, 특징이 없는 연속 스펙트럼, 그리고 외성 유사 스펙트럼 형태를 기준으로 항성 선별.
• 거의 순수한 헬륨 대기와 소량의 수소 혼합을 가진 모델 대기를 피팅하여 효율 온도 결정.
• 스펙트럼 피팅 기법을 사용하여 수소와 금속 농도 유도 (선이 관측된 별에 대해).
• 스펙트럼 특징에 따라 DB, DBA, DBAZ, DQ, 또는 DC로 별 분류 (관측된 선에 따라).
• 관측된 금속 농도와 비율을 가속화-확산 모델 예측과 비교.
• 고가속도 비율에서 태양 원소 비율과의 일관성 평가: Ca, Mg, Fe 농도

실험 결과

연구 질문

• RQ1 허브라운/ESO 설문에서 선별된 냉각된 헬륨 풍부 백색왜성의 대기 조성은 무엇인가?
• RQ2 냉각된 헬륨 풍부 백색왜성에서 수소와 금속선은 얼마나 흔한가, 그리고 이는 대기 진화에 어떤 의미를 갖는가?
• RQ3 관측된 금속 농도는 은하간 매질에서의 가속화와 일치하는가?
• RQ4 관측된 Ca/H 비율은 태양 값보다 초과하는가, 그리고 이는 수소 가속화 억제에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ5 관측된 농도 패턴은 수소 스크리닝을 위한 프로펠러 메커니즘으로 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 분석된 40개의 냉각된 헬륨 풍부 백색왜성 중 4개(10%)는 명확한 헬륨과 수소 선을 보이며, DBA 별로 분류된다.
• 추가로 3개의 별(7.5%)은 헬륨, 수소, 금속 선을 모두 보이며, DBAZ 별로 분류되며, 금속과 수소의 가속화를 나타낸다.
• DBAZ 별들의 유도된 칼슘 농도와 HE 0446−2531의 마그네슘 및 철 농도는 고가속도 비율에서 태양 비율의 가속화와 일치한다.
• HE 0446−2531의 Fe/Mg 비율은 예측된 범위 내에 있으며, Fe/Ca 및 Mg/Ca 비율은 하한 이하이지만 큰 오차 범위 내에 있다.
• DBAZ 별들의 Ca/H 비율은 태양 대비 10^3에서 10^4 배로 증가해, 수소 가속화 억제를 나타낸다.
• 관측된 농도 패턴은 프로펠러 메커니즘에 의한 수소 스크리닝 가설을 지지하지만, 요구되는 자기장 및 회전 조건은 아직 검증되지 않았다.