[논문 리뷰] RV variable, hot post-AGB stars from the MUCHFUSS project - Classification, atmospheric parameters, formation scenarios

Nicole Reindl, S. Geier외 6명|arXiv (Cornell University)|2016. 01. 05.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 72인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 MUCHFUSS 설문 조사에서 네 명의 복사속도(RV) 변화가 있는 핫 후-AGB 별을 식별하고 분석하며, 이는 첫 번째로 알려진 RV 변화가 있는 O(He) 별과 상당한 RV 이동을 보이는 비포장된 O(H) 유형의 별을 포함한다. 비-LTE 스펙트럼 분석을 통해 저질량의 비시각적 연성 별이 밀도 높은 이중성 시스템에 있을 가능성이 있으며, 이는 행 星형성 경로에서 수축된 He 우세 별의 새로운 진화 경로를 제시한다.

ABSTRACT

In the course of the MUCHFUSS project we have recently discovered four radial velocity (RV) variable, hot (Teff $\approx$ 80,000 - 110,000 K) post-asymptotic giant branch (AGB) stars. Among them, we found the first known RV variable O(He) star, the only second known RV variable PG 1159 close binary candidate, as well as the first two naked (i.e., without planetary nebula (PN)) H-rich post-AGB stars of spectral type O(H) that show significant RV variations. We present a non-LTE spectral analysis of these stars along with one further O(H)-type star whose RV variations were found to be not significant. We also report the discovery of an far-infrared excess in the case of the PG 1159 star. None of the stars in our sample displays nebular emission lines, which can be explained well in terms of a very late thermal pulse evolution in the case of the PG 1159 star. The "missing" PNe around the O(H)-type stars seem strange, since we find that several central stars of PNe have much longer post-AGB times. Besides the non-ejection of a PN, the occurrence of a late thermal pulse, or the re-accretion of the PN in the previous post-AGB evolution offer possible explanations for those stars not harbouring a PN (anymore). In case of the O(He) star J0757 we speculate that it might have been previously part of a compact He transferring binary system. In this scenario, the mass transfer must have stopped after a certain time, leaving behind a low mass close companion that could be responsible for the extreme RV shift of 107.0 $\pm$ 22.0 km/s measured within only 31 min.

연구 동기 및 목표

• MUCHFUSS 설문 조사에서 새로 발견된 RV 변화가 있는 핫 후-AGB 별의 분류 및 대기층 파rameters 결정.
• 행성운명이 보이지 않는 O(H)-형 및 O(He)-형 별의 형성 메커니즘 탐구.
• 특히 J0757에서 관측된 극단적인 복사속도 변화(31분 이내 107.0 ± 22.0 km/s)를 설명.
• 이중성 상호작용, 늦은 열맥동(VLTP), 행성운명 재흡수의 역할을 평가하여 일부 핫 후-AGB 별 주변에서 행성운명이 없는 이유를 설명.
• 특히 PG 1159 별 J1556에서의 원추성 물질 탐색을 위해 적외선 과잉 탐지.

제안 방법

• SDSS에서의 고해상도 스펙트로스코피 및 후속 관측을 활용해 비- LTE 스펙트럼 분석을 통해 다섯 개의 핫 후-AGB 별을 분석.
• 다양한 시점의 스펙트로스코픽 데이터에서 복사속도 변화 측정을 통해 주기적 또는 비주기적 이동 탐지.
• WISE의 원거리 적외선 광도 측정을 통해 시각적으로 보이지 않는 연성 별을 시사하는 원추성-dust 과잉 탐지.
• 관측된 대기층 파rameters(Teff, log g, 원소 농도)를 진화 궤적과 비교하여 후-AGB 단계에 위치함을 확인.
• 경쟁적 형성 시나리오 평가: 이중성 질량 이동, 늦은 열맥동(VLTP), 행성운명 재흡수를 통해 행성운명 방출이 없는 이유 설명.
• 모델 대기층 코드를 사용해 비- LTE 효과를 고려한 정확한 항성 파rameters 유도.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 O(He) 별 J0757에서 관측된 극단적인 복사속도 변화(31분 이내 107.0 ± 22.0 km/s)의 원인은 무엇인가요?
• RQ2 O(H)-형 후-AGB 별 중 일부는 후-AGB 진화 단계에 있지만 행성운명이 감지되지 않는 이유는 무엇인가요?
• RQ3 PG 1159 별 J1556에서 관측된 원거리 적외선 과잉의 기원은 무엇이며, 이는 그의 원추성 환경에 어떤 의미를 갖는가요?
• RQ4 이 별들에서 행성운명 선이 없는 것은 늦은 열맥동(VLTP) 진화 또는 행성운명 재흡수로 설명될 수 있는가요?
• RQ5 O(He) 및 O(H) 별과 같은 He 우세 핫 별의 형성은 이중성 상호작용에 의해 가장 잘 설명될 수 있는가, 아니면 다른 진화 경로가 가능한가요?

주요 결과

• O(He) 별 J0757는 첫 번째로 알려진 RV 변화가 있는 O(He) 별이며, 단지 31분 만에 107.0 ± 22.0 km/s의 복사속도 이동을 보인다.
• O(H)-형 별 J1000과 J0935는 상당한 RV 변화를 보이는 첫 번째 비포장된 O(H)-형 후-AGB 별이며, 행성운명의 흔적도 보이지 않는다.
• PG 1159 별 J1556는 WISE의 모든 대역에서 명확한 원거리 적외선 과잉을 보이며, 이는 원추성 먼지가 존재함을 시사하며, 이는 가까운 연성 별이나 잔류 대기층에서 유래했을 가능성이 있다.
• 비- LTE 스펙트럼 분석을 통해 다섯 별 모두가 효과 온도 80,000 K에서 110,000 K 사이의 핫 후-AGB 별임을 확인한다.
• 모든 별에서 행성운명 방출 선이 없는 것은 J1556의 매우 늦은 열맥동(VLTP) 진화 시나리오와 일치하며, 이는 고탄소 농도를 설명한다.
• O(H)-형 별 주변에서 행성운명이 없는 것은 비탄도, 행성운명 재흡수, 또는 늦은 열맥동의 결과일 수 있으나, 극단적인 RV 변화에 대해서는 이중성 상호작용이 유력한 설명으로 남아 있다.