[논문 리뷰] Ultraviolet observations of Sirius A and Sirius B with HST-GHRS; An interstellar cloud with a possible low deuterium abundance

G. Hébrard, Christoforos Mallouris외 5명|arXiv (Cornell University)|1999. 09. 03.

Astrophysics and Cosmic Phenomena인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 시리우스 A와 B에 대한 HST-GHRS 우현광선 관측을 통해 간성 간 탈수소 비율을 측정하며, 국지 간성 구름(LIC)과 두 번째 구름을 식별한다. 두 번째 구름에서 탈수소 선이 유의미하게 검출되지 않았지만, 복합 라이만 알파 프로파일을 통해 D/H < 1.6 × 10⁻⁵를 산출하여 우주론적 탄소 핵합성 모델과 약간 일치하는 낮은 간성 탈수소 비율이 가능하다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

We present new observations of the binary Sirius A / Sirius B performed with HST-GHRS. Two interstellar clouds are detected on this sightline, one of them being identified as the Local Interstellar Cloud (LIC). The interstellar structure of this sightline is constrained by high spectral resolution data of the species OI, NI, SiII, CII, FeII and MgII. Lyman alpha interstellar lines are also observed toward the two stars. But whereas the deuterium Lyman alpha line is well detected in the LIC with an abundance in agreement with that obtained by Linsky et al. (1993 &amp; 1995), no significant DI line is detected in the other cloud. However, the Lyman alpha lines toward Sirius A and Sirius B are not trivial. An excess of absorption is seen in the blue wing of the Sirius A Lyman alpha line and interpreted as the wind from Sirius A. In its white dwarf companion, an excess in absorption is seen in the red wing and interpreted as the core of the Sirius B photospheric Lyman alpha line. A composite Lyman alpha profile can nonetheless be constructed, and allows one to measure the deuterium abundance in the second cloud 0 &lt; D/H_ISM &lt; 1.6 10^-5, which is marginally in agreement with the Linsky et al. (1993 &amp; 1995) value. This sightline appears consequently as a good candidate for a low D/H_ISM.

연구 동기 및 목표

• 시리우스 A와 B를 향한 고해상도 우현광선 분광법을 이용해 간성 매질 내 탈수소 대 수소 비율(D/H)을 측정하기 위해.
• 라이만 알파 프로파일 내 간성 흡수의 기여도를 항성 바람과 광구 표면 특성으로부터 분리하기 위해.
• 시리우스를 향한 시선 방향의 간성 구름, 특히 국지 간성 구름(LIC)과 두 번째 구름을 식별하고 특성화하기 위해.
• 이 시선이 초기 우주의 핵합성 모델과 일치하는 낮은 D/H 값에 대한 증거를 제공하는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 시리우스 A와 B를 향한 고해상도 우현광선 분광법을 허블 우주망원경의 고품질 분광기(HST-GHRS)를 사용하여 수행하였다.
• 간성 매질의 구조와 구름 운동학을 제약하기 위해 OI, NI, SiII, CII, FeII 및 MgII의 간성 흡수선을 분석하였다.
• 시리우스 A와 B의 라이만 알파 프로파일을 간성 흡수, 항성 바람 및 광구 표면 방출의 기여도로 분해하였다.
• 신호 대 잡음 비율 향상과 D/H 측정 민감도 향상을 위해 두 별의 데이터를 조합하여 복합 라이만 알파 프로파일을 구축하였다.
• 혼합 및 광학 두께 효과를 고려한 모델을 사용하여 두 번째 구름의 라이만 알파 선 깊이와 형태에서 탈수소 농도를 유도하였다.
• 탈수소 선 강도의 상한값을 사용하여 D/H 비율을 제약하였으며, 95% 신뢰도 상한값을 도출하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 시리우스 시선 방향의 간성 매질 내 탈수소 대 수소 비율(D/H)은 무엇이며, 특히 두 번째로 감지된 구름에서 어떻게 되는가?
• RQ2 항성 바람과 광구 표면 방출은 각각 시리우스 A와 B의 라이만 알파 프로파일에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 두 별의 관측 자료를 조합하여 복합 라이만 알파 프로파일을 신뢰성 있게 구성할 수 있는가, 이를 통해 D/H 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는가?
• RQ4 두 번째 구름의 D/H 비율은 린스키 등(1993, 1995)의 이전 관측 결과에서 유도된 표준 값과 일치하는가?
• RQ5 이 시선은 탈수소 선이 유의미하게 검출되지 않은 것으로 인해 낮은 간성 탈수소 비율을 나타내는 후보로 간주될 수 있는가?

주요 결과

• 시리우스를 향한 시선 방향에 두 개의 간성 구름이 감지되었다: 국지 간성 구름(LIC)과 두 번째 구름.
• LIC에서는 탈수소 라이만 알파 선이 잘 검출되었으며, D/H 비율은 린스키 등(1993, 1995)의 이전 측정 결과와 일치한다.
• 두 번째 구름에서는 유의미한 탈수소 선이 검출되지 않아 95% 신뢰도에서 D/H < 1.6 × 10⁻⁵의 상한값을 도출하였다.
• 시리우스 A의 라이만 알파 프로파일은 파장이 짧은 방향으로 초과가 관측되어 항성 바람 흡수로 해석된다.
• 시리우스 B의 라이만 알파 프로파일은 파장이 긴 방향으로 초과가 관측되어 광구 표면 라이만 알파 선의 핵으로 해석된다.
• 복합 라이만 알파 프로파일은 두 번째 구름 내 D/H에 대한 강력한 상한값을 가능하게 하여 낮은 탈수소 비율이 가능하다는 것을 시사한다.