[논문 리뷰] Infrared Photometry and Evolution of Mass-Losing AGB Stars. II. Luminosity and Colors of MS and S Stars

Roald Guandalini, M. Busso|arXiv (Cornell University)|2008. 06. 27.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 53인용 수 35

한 줄 요약

이 논문은 근적외선 및 중적외선 색색을 사용하여 주계열성 및 S형 AGB 항성의 등급과 질량 손실률을 유도하기 위한 적외광도 기준을 수립한다. S형 항성은 C-rich AGB 항성과 거의 동일한 등급을 가지며, 더 얇고 덜 투명한 원형성성 환경을 지닌다. 또한 주기-등급 및 magnitude-color 관계를 통해 정확한 거리 및 본질적 파arameter 추정이 가능하며, 이는 낮은 질량 기원(<2 M☉)을 지지한다.

ABSTRACT

AGB phases mark the end of the evolution for Low- and Intermediate-Mass Stars. Our understanding of the mechanisms through which they eject the envelope and our assessment of their contribution to the chemical evolution of Galaxies are hampered by poor knowledge of their Luminosities and mass loss rates,both for C-rich and for O-rich sources.We plan to establish criteria permitting a more quantitative determination of luminosities for the various types of AGB stars on the basis of IR fluxes.In this paper we concentrate on O-rich and s-element-rich MS, S stars and include a small sample of SC stars.We reanalyze the absolute bolometric magnitudes and colors of MS, S, SC stars on the basis of a sample of intrinsic and extrinsic long period variables.We derive bolometric corrections as a function of near- and mid-IR colors,adopting as references a group of stars for which the SED could be reconstructed in detail over a large wavelength range.We determine the absolute HR diagrams and compare luminosities and colors of S-type giants with those of C-rich AGB stars. Luminosity estimates are also verified on the basis of existing Period-Luminosity relations valid for O-rich Miras.S star bolometric luminosities are almost indistinguishable from those of C-rich AGB stars.Their circumstellar envelopes are thinner and less opaque.Despite this last property the IR wavelengths remain dominant, with the bluest stars having their maximum emission in the H or K bands.Based on Period-Luminosity relations for O-rich Miras and on Magnitude-color relations for the same variables we show how approximate distances for sources of so far unknown parallax can be inferred. We argue that most of the sources have a rather small mass(&lt;2Msun);dredge-up might then be not effective enough to let the C/O ratio exceed unity.

연구 동기 및 목표

• O-rich 및 s-원소가 풍부한 AGB 항성의 정량적 등급 및 질량 손실률 추정을 위해 적외선 플럭스를 활용하는 것을 목적으로 한다.
• AGB 항성의 신뢰할 수 있는 등급 및 질량 손실률 추정치가 부족하여 은하간 질량 환원 및 은하화학 진화에서의 역할 이해에 장애가 되고 있다는 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
• 알려진 파aram터를 가진 기준 항성의 세부적인 스펙트럼 에너지 분포를 사용하여 볼로메트릭 보정을 보정하는 것을 목적으로 한다.
• 이전에 유도된 C-rich AGB 항성의 값과 S형 거대항성의 등급과 색을 비교하는 것을 목적으로 한다.
• parallax 측정이 없는 AGB 항성의 거리 추정 방법을 개발하는 것을 목적으로 한다. 주기-등급 및 magnitude-color 관계를 활용한다.

제안 방법

• 내재 및 외재적인 장주기 변수(MS, S, SC 항성 포함)의 절대 볼로메트릭 등급 및 색색을 재분석한다.
• 근적외선 및 중적외선 색색을 기반으로 볼로메트릭 보정을 유도한다. 이는 잘 정의된 스펙트럼 에너지 분포를 가진 기준 항성 집단을 사용한다.
• 유도된 등급 및 온도를 바탕으로 절대 허츠프루ង-루스틀러(HR) 다이어그램을 구성한다.
• 이전 연구에서 유도된 C-rich AGB 항성의 등급 및 색과 S형 항성의 등급 및 색을 비교한다.
• O-rich Miras의 기존 주기-등급 관계를 사용하여 등급 추정치의 타당성을 검증한다.
• O-rich Miras의 magnitude-color 관계를 적용하여 parallax 데이터가 없는 소스의 약간의 거리 및 본질적 파aram터를 추정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 S형 AGB 항성의 정확한 볼로메트릭 등급을 유도하기 위해 적외선 색색을 사용할 수 있는가?
• RQ2 S형 항성의 등급 및 원형성성 환경 특성은 C-rich AGB 항성과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 O-rich Miras의 주기-등급 및 magnitude-color 관계를 얼마나 정확히 parallax 측정이 없는 AGB 항성의 거리 및 본질적 파aram터 추정에 적용할 수 있는가?
• RQ4 S형 AGB 항성의 일반적인 질량 범위는 무엇이며, 이는 제3의 덮개업이 C/O 비율을 1 이상으로 높이는 데 얼마나 효과적인가와 어떻게 관련되는가?
• RQ5 특히 H 및 K 대역에서 S형 항성의 적외선 색색은 C-rich 항성과 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• S형 항성은 C-rich AGB 항성과 거의 구분되지 않는 볼로메트릭 등급을 나타낸다.
• 더 얇고 덜 투명한 원형성성 환경을 지니고 있음에도 불구하고, S형 항성은 여전히 적외선 파장에서 지배적인 발광을 보이며, 가장 블루에 가까운 S형 항성은 H 또는 K(short) 대역에서 피크를 보인다.
• S형 항성과 C-rich 항성 간의 근적외선-중적외선 색상 차이는 작아, 더 극단적인 먼지 흡수 효과가 적음을 시사한다.
• O-rich Miras의 주기-등급 관계 및 magnitude-color 관계를 통해 parallax가 알려지지 않은 AGB 항성의 약간의 거리 추정이 가능하다.
• 대부분의 S형 AGB 항성은 2 M☉ 이하의 질량을 가진 것으로 추정되며, 이는 제3의 덮개업이 C/O 비율을 1 이상으로 높이기에 충분히 효율적이지 않음을 시사한다.
• 유도된 등급 및 색상은 대부분의 S형 AGB 항성이 낮은 질량 기원을 가졌음을 일관되게 지지하며, 이는 저-중간 질량 항성의 진화적 연관성을 뒷받침한다.