[논문 리뷰] The HIPPARCOS Hertzsprung-Russell diagram of S stars: Probing nucleosynthesis and dredge-up

S. Van Eck, A. Jorissen외 3명|arXiv (Cornell University)|1997. 08. 01.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 2인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 HIPPARCOS 병진각을 사용하여 S형 항성의 정밀한 허츠프룽-루소스키(HR) 다이어그램을 구성하여, Tc가 풍부한 S형 항성이 Tc가 풍부하지 않은 S형 항성보다 더 차가우고 더 밝은 것으로 밝혀졌다. 결과적으로 Tc가 풍부한 항성들은 열적 펄스를 겪는 점성거대분지(AGB)에 위치해 있으며, 이는 s과정 핵합성과 제3의 뒤섞임 과정에서의 역할을 확인하는 데 기여한다. 반면 Tc가 풍부하지 않은 S형 항성들은 저질량 항성이 붉은 거대분지 또는 초기 AGB 단계에 위치해 있으며, 이는 이들의 기원으로 이중성 질량 이동 모델을 지지한다.

ABSTRACT

HIPPARCOS trigonometrical parallaxes make it possible to compare the location of Tc-rich and Tc-poor S stars in the Hertzsprung-Russell (HR) diagram: Tc-rich S stars are found to be cooler and intrinsically brighter than Tc-poor S stars. The comparison with the Geneva evolutionary tracks reveals that the line marking the onset of thermal pulses on the asymptotic giant branch (AGB) matches well the observed limit between Tc-poor and Tc-rich S stars. Tc-rich S stars are, as expected, identified with thermally-pulsing AGB stars of low and intermediate masses, whereas Tc-poor S stars comprise mostly low-mass stars (with the exception of 57 Peg) located either on the red giant branch or on the early AGB. Like barium stars, Tc-poor S stars are known to belong exclusively to binary systems, and their location in the HR diagram is consistent with the average mass of 1.6 +- 0.2 Msun derived from their orbital mass-function distribution. A comparison with the S stars identified in the Magellanic Clouds and in the Fornax dwarf elliptical galaxy reveals that they have luminosities similar to the galactic Tc-rich S stars. However, most of the surveys of S stars in the external systems did not reach the lower luminosities at which galactic Tc-poor S stars are found. The deep Westerlund survey of carbon stars in the SMC uncovered a family of faint carbon stars that may be the analogues of the low-luminosity, galactic Tc-poor S stars.

연구 동기 및 목표

• HIPPARCOS 임무에서 확보한 삼각측량 병진각을 이용하여 S형 항성의 정밀한 허츠프룽-루소스키(HR) 다이어그램 내 위치를 규명하는 것.
• 빛의 세기와 온도 측면에서 Tc가 풍부한 S형 항성과 Tc가 풍부하지 않은 S형 항성을 구분하고, 이를 진화 단계와 연관짓는 것.
• 점성거대분지(AGB)에서 열적 펄스의 시작이 관측된 Tc가 풍부한 S형 항성과 Tc가 풍부하지 않은 S형 항성 간 경계와 일치하는지 테스트하는 것.
• 수반된 은하 S형 항성의 빛의 세기 분포를 소형은하인 대마젤란운성과 포르나크스 소형은하형은하 등 외부 시스템과 비교하는 것.
• 특히 이중성 질량 이동의 맥락에서 Tc가 풍부하지 않은 S형 항성의 진화 상태와 질량 분포를 조사하는 것.

제안 방법

• HIPPARCOS 삼각측량 병진각을 활용하여 S형 항성의 정확한 절대 등급과 효율 온도를 유도하는 것.
• 유도된 빛의 세기와 온도를 기반으로 상세한 허츠프룽-루소스키(HR) 다이어그램을 구성하는 것.
• 저질량 및 중간질량 항성이 AGB 단계에서 진화하는 제네바 진화 궤적과 관측된 S형 항성의 위치를 비교하는 것.
• 스펙트럼에서 테크네티움 선의 유무에 따라 S형 항성을 Tc가 풍부한지 또는 Tc가 풍부하지 않은지 분류하는 것.
• 이중성 시스템 내 Tc가 풍부하지 않은 S형 항성의 질량 함수 분포를 분석하여 평균 항성 질량을 추정하는 것.
• 수반된 은하 S형 항성의 빛의 세기 함수를 SMC와 Fornax dSph를 포함한 외부 시스템의 함수와 비교하여, 저광도 Tc가 풍부하지 않은 S형 항성의 유사체를 식별하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HR 다이어그램에서 관측된 Tc가 풍부한 S형 항성과 Tc가 풍부하지 않은 S형 항성 간 경계가 이론적으로 예측된 AGB에서의 열적 펄스 시작 시점과 일치하는가?
• RQ2 Tc가 풍부한 S형 항성들은 저질량 및 중간질량의 열적 펄스를 겪는 AGB 항성과 일치하는가?
• RQ3 Tc가 풍부하지 않은 S형 항성들은 이중성 질량 이동 모델이 예측한 붉은 거대분지 또는 초기 AGB 단계에 위치하는가?
• RQ4 이중성 시스템 내 Tc가 풍부하지 않은 S형 항성의 평균 질량은 궤도 데이터로부터 유도된 질량 함수와 일치하는가?
• RQ5 SMC와 Fornax dSph와 같은 외부 시스템에서 은하 내 Tc가 풍부하지 않은 S형 항성의 빛의 세기 유사체가 존재하는가?

주요 결과

• Tc가 풍부한 S형 항성은 HR 다이어그램에서 Tc가 풍부하지 않은 S형 항성보다 더 차가우며 내재적으로 더 밝은 것으로 확인되어, 열적 펄스를 겪는 점성거대분지(AGB)에 위치해 있음을 확인한다.
• Tc가 풍부하지 않은 S형 항성과 Tc가 풍부한 S형 항성 간 경계는 AGB에서의 열적 펄스 시작 시점과 이론적으로 잘 일치하며, 진화 모델의 예측과 부합한다.
• Tc가 풍부한 S형 항성들은 저질량 및 중간질량의 열적 펄스를 겪는 AGB 항성으로 확인되며, 제3의 뒤섞임과 s과정 핵합성을 겪고 있다.
• Tc가 풍부하지 않은 S형 항성들은 주로 저질량 항성(평균 질량 1.6 ± 0.2 Msun)으로서 붉은 거대분지 또는 초기 AGB 단계에 위치해 있으며, 이는 이중성 질량 이동 기원과 일치한다.
• 대마젤란운성과 포르나크스 dSph의 S형 항성 빛의 세기 분포는 은하 내 Tc가 풍부한 S형 항성과 유사하지만, 은하에서 관측된 더 어두운 저광도 Tc가 풍부하지 않은 S형 항성들은 탐색 조사에서 발견되지 않았다.
• Westerlund 조사에서 SMC의 어두운 탄소 항성들을 분석한 결과, 은하 내 저광도 Tc가 풍부하지 않은 S형 항성의 외성계 유사체로 보이는 어두운 항성의 집단을 발견하였다.