[논문 리뷰] HD 210111: a new lambda Bootis type SB system

E. Paunzen, U. Heiter외 2명|arXiv (Cornell University)|2011. 12. 30.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 22인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 스펙트럼형 B9.5-F0인 거의 동일한 두 별로 구성된 새로운 双선 분광 쌍성(SB2) 시스템인 HD 210111을 규명하였으며, 이 두 별은 철계 원소의 극도로 낮은 농도를 보이며 λ Bootis 별의 특징을 띠고 있다. 반면 탄소, 질소, 산소, 황의 농도는 태양과 유사하다. 주요 발견은 두 성분이 모두 [M/H] = −1.0 dex, T_eff = 7400 K, log g = 3.8 dex, vsin i = 30 km s⁻¹인 λ Bootis 별이며, 고해상도 분광법과 합성 복합 스펙트럼 피팅을 통해 확인되었으며, 이는 적외선 과잉과 δ Scuti 진동을 함께 보이는 첫 번째 시스템으로, 별진동학 및 물질 붕착 모델링에 이상적인 조건을 제공한다.

ABSTRACT

The small group of lambda Bootis stars comprises late B to early F-type stars, with moderate to extreme (up to a factor 100) surface underabundances of most Fe-peak elements and solar abundances of lighter elements (C, N, O, and S). The main mechanisms responsible for this phenomenon are atmospheric diffusion, meridional mixing and accretion of material from their surroundings. Especially spectroscopic binary (SB) systems with lambda Bootis type components are very important to investigate the evolutionary status and accretion process in more details. For HD 210111, also delta Scuti type pulsation was found which gives the opportunity to use the tools of asteroseismology for further investigations. The latter could result in strict constraints for the amount of diffusion for this star. Together with models for the accretion and its source this provides a unique opportunity to shed more light on these important processes. We present classification and high resolution spectra for HD 210111. A detailed investigation of the most likely combinations of single star components was performed. For this, composite spectra with different stellar astrophysical parameters were calculated and compared to the observations to find the best fitting combination. HD 210111 comprises two equal (within the estimated errors) stars with T(eff)=7400K, logg=3.8dex, [M/H]=-1.0dex and vsini=30km/s. This result is in line with other strict observational facts published so far for this object. It is only the third detailed investigated lambda Bootis type SB system, but the first one with a known IR-excess.

연구 동기 및 목표

• 고해상도 분광법을 사용하여 HD 210111을 분류하고 별의 물리적 파arms를 결정한다.
• 이 이중성의 성격을 조사하고, 분광 쌍성에서 λ Bootis 유형의 별이 존재하는지 확인한다.
• 검출된 적외선 과잉과 δ Scuti 진동이 진화한 λ Bootis 별에서의 붕착 및 확산 과정에 미치는 영향을 분석한다.
• 유도된 T_eff, log g, 볼류미터를 기반으로 항성 진화 모델을 적용하여 시스템의 진화 상태와 연령을 제약한다.

제안 방법

• 고해상도 분광법은 VLT의 UVES와 SOAR, CASLEO의 에클레르 스펙트로미터에서 확보되었으며, 신호 대 잡음비는 중간에서 높은 수준이었다.
• 합성 복합 스펙트럼은 NEMO 모델 대기계와 VALD 원자선 데이터베이스를 사용하여 다양한 별 파arms를 가진 상태에서 계산되었으며, 관측된 선형형과 일치하도록 조정되었다.
• 다양한 파장 영역에서 스펙트럼 피팅을 수행하였으며, 주로 철, 실리콘, 마그네슘, Chromium, Nickle 선을 중심으로 선 깊이와 선형형을 정확히 일치시키는 데 중점을 두었다.
• Hβ 선형형 분석을 통해 파arms를 확인하였지만, 정규화 과정에서의 과제로 반복 보정에 제한적으로 활용되었다.
• Geneva, Strömgren, Δa 필터에서의 광도 측정 자료를 사용하여 HR 다이어그램 상의 시스템 위치를 제약하였다.
• 태양 농도를 가진 Claret(1995) 항성 진화 모델을 적용하여 유도된 T_eff, log g, 볼류미터를 기반으로 질량과 연령을 추정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HD 210111의 두 성분이 철계 원소의 극도로 낮은 농도와 탄소, 질소, 산소, 황의 태양 농도를 보이는 λ Bootis 별의 특성과 일치하는가?
• RQ2 HD 210111에서 관측된 적외선 과잉은 지속적 또는 최근의 붕착을 나타내는가? 이는 붕착 모델에 어떤 제약을 가하는가?
• RQ3 HD 210111에서 관측된 δ Scuti 진동은 내부 구조와 확산 과정에 대한 항성진동학적 제약을 도출하는 데 사용될 수 있는가?
• RQ4 이 이중성 시스템의 진화 상태와 연령은 무엇이며, 다른 알려진 λ Bootis 별들과 비교해보면 어떠한가?

주요 결과

• HD 210111은 두 성분이 거의 동일한 T_eff = 7400 K, log g = 3.8 dex, [M/H] = −1.0 dex, vsin i = 30 km s⁻¹를 가지는 이중선 분광 쌍성(SB2)이다.
• 최적의 복합 합성 스펙트럼은 관측된 선형형과 1% 이내의 정확도로 일치하며, T_eff를 ±100 K 또는 log g를 ±0.05 dex로 변형할 경우 3σ 이상의 편차가 발생한다.
• 태양 농도 성분을 포함한 어떤 조합도 관측된 스펙트럼과 일치하지 않으며, 이는 두 별이 금속 농도가 낮은 표면 농도를 가진 λ Bootis 별임을 확인한다.
• Hipparcos 지름을 기반으로 유도된 거리는 78 ± 4 pc이며, 각 성분의 질량이 1.9 M_⊙이고 약 1 Gyr의 연령을 가짐을 일치시킨다.
• 49분 주기, 연속기 대비 2.5% 진폭의 δ Scuti 진동이 관측되어 향후 항성진동학 모델링의 기초가 된다.
• HD 210111에서 알려진 적외선 과잉은 이가 원반 물질을 가진 첫 번째 λ Bootis 유형의 SB2 시스템임을 의미하며, 붕착 및 원반 진화 모델에 대한 고유한 시험대를 제공한다.