[논문 리뷰] Is UU Herculis a post-AGB star?

В. Г. Клочкова, В. Е. Панчук외 1명|arXiv (Cornell University)|1997. 05. 29.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 1인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 6m 천체망원경에서 확보한 5년에 걸친 고해상도 스펙트로스코피를 활용하여 고은하위도 비정상 초거성 UU 허큘레스의 진화 상태를 조사한다. 도심속도, 화학성분, 선형 형성 깊이의 분석 결과, 후-AGB 진화의 증거는 발견되지 않았으며, 오히려 첫 번째 덮개 끓임 현상만을 보이고 있다. [Fe/H] = -1.32, [N/Fe] = +0.40, [C/Fe] = -0.30로 나타나, 이 별은 후-AGB 별이 아니라 적색거성지부에 머물러 있을 가능성이 높다.

ABSTRACT

In order to understand the evolutionary status of the anomalous supergiant UUHer, the prototype of the class of variable supergiants located at high galactic latitudes, we obtained several high-resolution spectra of this star, with the 6m telescope, over 5 years. This material was used for a search of possible temporal variations of the radial velocity at the different depths in the photosphere and for studying the chemical composition. The average radial velocity Vr approximately 130 km/sec suggests that UUHer belongs to the old population of the Galaxy. No systematic dependence of the velocity on depth of the line formation layer or on ionization and excitation potential is observed. The radial velocity of the H_alpha absorption differs strongly from the average photospheric velocity. The iron abundance in the photosphere of UUHer is significantly lower than that of the Sun: [Fe/H]=-1.32. The enhancement of nitrogen relatively to iron content [N/Fe]=+0.40 in combination with the carbon underabundance [C/Fe]=-0.30 suggests that only a first dredge-up episode occurred. The Na content is normal relatively to iron, therefore there is no evidence for dredging-up of Ne-Na cycle products. The heavy s-process metals Y, Ba are depleted relative to H and Fe, which again implies that the third dredge-up did not occur.

연구 동기 및 목표

• UU 허큘레스, 고은하위도 비정상 초거성의 진화 상태를 규명하는 것.
• 도심속도 변화를 분석하여 UU 허큘레스가 후-AGB 별인지 평가하는 것.
• 특히 AGB 핵합성 과정을 나타내는 원소들의 화학 조성을 조사하는 것.
• 제3의 덮개 끓임과 s-과정 농축의 유무를 상대 농도 비율을 통해 평가하는 것.

제안 방법

• 특수 천체물리학관에서 운영하는 6m 망원경을 이용해 UU 허큘레스의 고해상도 스펙트로스코피를 5년간 확보하였다.
• 다양한 이온화 및 흥분 잠재력을 가진 선을 사용하여 대기층의 다양한 깊이에서 도심속도를 측정하였다.
• 모형 대기층을 활용하여 철, 탄소, 질소, 나트륨, 요트륨, 바륨의 광합성 대기 성분을 유도하기 위해 성분 분석을 수행하였다.
• 첫 번째 및 세 번째 덮개 끓임 사건의 발생 여부를 평가하기 위해 [C/Fe], [N/Fe], [Fe/H]의 비교를 포함하였다.
• 특히 Hα의 스펙트럼 선형형상이 광합성 속도에서의 이격 여부를 검토하여 환성물질 또는 진동 활동 여부를 탐지하였다.
• MPEG 시뮬레이션을 활용하여 도심속도 변화를 시각화하고 스펙트럼 데이터 해석을 지원하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 UU 허큘레스는 은하위도가 높고 초거성이라는 점에서 후-AGB 별일까?
• RQ2 대기층의 다양한 층에서 측정된 도심속도 변화가 진동 또는 질량 손실을 나타내는가?
• RQ3 UU 허큘레스의 화학 조성, 특히 탄소, 질소 및 s-과정 원소는 무엇이며, 이는 그 진화 역사에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ4 농도 패턴이 제3의 덮개 끓임, 즉 후-AGB 진화의 상징적 특징을 나타내는가?
• RQ5 Ne-Na 사이클 또는 s-과정 핵합성의 혼합 증거가 대기 중에 존재하는가?

주요 결과

• UU 허큘레스의 평균 도심속도는 약 130 km/s로, 오래된 은하계 인구와 일치한다.
• 선형 형성 깊이, 이온화 잠재력, 흥분 잠재력에 따른 도심속도의 체계적 변화는 관측되지 않아 강한 진동 또는 대기 운동이 없음을 시사한다.
• 철 농도는 상당히 태양계 이하이다: [Fe/H] = -1.32로 금속이 빈약한 조성을 나타낸다.
• 질소는 철에 비해 농축되어 있다: [N/Fe] = +0.40로 첫 번째 덮개 끓임과 일치하지만, 제3의 덮개 끓임 또는 뜨거운 바닥 연소와는 일치하지 않는다.
• 탄소는 철에 비해 부족하다: [C/Fe] = -0.30로 제3의 덮개 끓임의 부재를 추가로 뒷받침한다.
• 요트륨과 바륨은 철과 수소에 비해 농축되어 있지 않아, s-과정 농축이 명백히 없음을 나타내며, 이는 별의 진화 과정에서 제3의 덮개 끓임이 발생하지 않았음을 배제한다.