[논문 리뷰] Insights into the formation of barium and Tc-poor S stars from an extended sample of orbital elements

A. Jorissen, S. Van Eck외 2명|ArXiv.org|1998. 01. 28.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 8인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 10년간의 CORAVEL 측정을 통해 수집된 도전 속도 데이터를 바탕으로, 바륨 및 Tc-부족 S 항성의 궤도 요소를 분석하여, 이들이 서로의 더 차가운 유사체임을 규명한다. 주요 발견은 이들의 화학적 이색성의 원인이 이원성 시스템 내에서의 질량 이행, 특히 백색왜성 연성체와의 상호작용에 기인하며, 경미한 바륨 항성과 강한 바륨 항성 간의 주요 차이는 궤도 분리도 아니고, 오히려 은하계 인구의 차이에 기인한다.

ABSTRACT

The set of orbital elements available for chemically-peculiar red giant (PRG) stars has been considerably enlarged thanks to a decade-long CORAVEL radial-velocity monitoring of about 70 barium stars and 50 S stars. This paper presents a detailed analysis of the complete set of orbital parameters available for PRG stars; the individual data are given in three companion papers. The main results are as follows: (i) The similarity between the orbital parameters of Tc-poor S stars and barium stars confirms that Tc-poor S stars are the cooler analogs of barium stars; (ii) The eccentricity -- period diagram of PRG stars clearly bears the signature of dissipative processes associated with mass transfer; (iii) The mass function distribution is compatible with the unseen companion being a white dwarf (WD); (iv) Assuming that the WD companion has a mass in the range 0.60+-0.04 Msun, the masses of mild and strong barium stars amount to 1.9+-0.2 and 1.5+-0.2 Msun, respectively; (v) Mild barium stars are not restricted to long-period systems; the difference between mild and strong barium stars is mainly one of galactic population rather than of orbital separation, in agreement with their respective kinematical properties; (vi) Binarity is probably not a sufficient condition to produce a PRG star, and a metallicity lower than solar seems to be required as well.

연구 동기 및 목표

• 화학적으로 이색적인 적색거성(바륨 및 Tc-부족 S 항성)의 형성 메커니즘을 궤도 요소 분석을 통해 탐구한다.
• 이원성과 특정 궤도 특성이 이 항성들에서 관측된 화학적 이색성을 설명하는 데 충분한지 규명한다.
• 질량 이행이 적색거성의 운동학적 및 화학적 성질을 어떻게 형성하는지 탐색한다.
• 질량 함수 분포를 평가하고, 이중계에서 보이지 않는 연성체의 성질을 추론한다.
• 궤도 매개변수와 은하계 인구 측면에서 경미한 바륨 항성과 강한 바륨 항성 간의 차이를 명확히 한다.

제안 방법

• 약 70개의 바륨 항성과 약 50개의 S 항성에 대해 10년간의 모니터링 캠프에서 CORAVEL 분광계를 통해 도전 속도 측정치를 활용하였다.
• 관측된 도전 속도 곡선에서 화학적으로 이색적인 적색거성(화학적 이색성 적색거성, PRG)의 전체 궤도 요소 세트를 수집하고 분석하였다.
• 소산적 질량 이행 과정의 징후를 식별하기 위해 이심도-주기 다이어그램을 구성하고 해석하였다.
• 보이지 않는 연성체의 질량를 제약하기 위해 질량 함수 분포를 평가하였으며, 백색왜성(WD) 연성체를 지지하는 결과를 얻었다.
• 백색왜성 질량 0.60±0.04 Msun을 가정하여 질량 함수 분석을 적용해 바륨 항성의 질량을 추정하였다.
• 경미한 바륨 항성과 강한 바륨 항성의 운동학적 및 궤도적 성질을 비교하여, 은하계 인구와 궤도 분리도에서의 차이를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Tc-부족 S 항성이 궤도적 및 화학적 유사성에 기반해 바륨 항성의 더 차가운 진화 유사체인지 여부는 무엇인가?
• RQ2 바륨 항성과 Tc-부족 S 항성의 궤도 매개변수는 질량 이행의 역할을 어떻게 드러내는가?
• RQ3 질량 함수 분포에 기반해, 이 이중계에서 보이지 않는 연성체가 백색왜성임이 일관된가?
• RQ4 경미한 바륨 항성과 강한 바륨 항성은 궤도 분리도 아니고, 은하계 운동학적 성질의 차이로 주로 구분되는가?
• RQ5 이원성 자체만으로 바륨 항성 또는 S 항성을 생성할 수 있는가, 아니면 낮은 금속성 또한 필요한가?

주요 결과

• Tc-부족 S 항성의 궤도 매개변수는 바륨 항성과 통계적으로 구별되지 않으며, 이는 이들이 후자의 더 차가운 유사체임을 확인한다.
• PRG 항성의 이심도-주기 다이어그램은 소산적 질량 이행의 명확한 징후를 보이며, 과거 또는 현재의 질량 교환을 시사한다.
• 질량 함수 분포는 보이지 않는 연성체가 백색왜성임을 일관되게 지지하며, 질량은 0.60±0.04 Msun이다.
• 경미한 바륨 항성의 질량은 1.9±0.2 Msun이며, 강한 바륨 항성의 질량은 1.5±0.2 Msun이다. 이는 백색왜성 연성체 질량 0.60±0.04 Msun을 가정한 결과이다.
• 경미한 바륨 항성은 장주기 시스템에 국한되어 있지 않으며, 강한 바륨 항성과의 차이는 궤도 분리도 아니고, 주로 은하계 인구의 차이에 기인한다.
• 이원성 자체만으로는 PRG 항성을 생성하기에 부족하며, 관측된 화학적 이색성을 유도하기 위해서는 태양 이하의 금속성 또한 필요하다.