[논문 리뷰] What are the R Coronae Borealis Stars?

Geoffrey C. Clayton|arXiv (Cornell University)|2012. 06. 15.

Astronomy and Astrophysical Research참고 문헌 1인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 R Coronae Borealis (RCB) 항성—희귀한 수소 부족, 탄소 rich 초거대 항성로, 탄소 먼지 분출로 인해 밝기 변화가 불규칙한 항성—의 기원을 조사한다. 이는 이중 흑점 항성 합성 모델이 마지막 헬륨 껍질 폭발 모델보다 더 유력한 근거를 제시하며, 주로 RCB 항성에서 예상치 않게 높은 18O 농도가 관측된다는 점에서, 이는 합성 예측과 일치하지만 폭발 모델과는 일치하지 않는다.

ABSTRACT

The R Coronae Borealis (RCB) stars are rare hydrogen-deficient, carbon-rich, supergiants, best known for their spectacular declines in brightness at irregular intervals. Efforts to discover more RCB stars have more than doubled the number known in the last few years and they appear to be members of an old, bulge population. Two evolutionary scenarios have been suggested for producing an RCB star, a double degenerate merger of two white dwarfs, or a final helium shell flash in a planetary nebula central star. The evidence pointing toward one or the other is somewhat contradictory, but the discovery that RCB stars have large amounts of 18O has tilted the scales towards the merger scenario. If the RCB stars are the product of white dwarf mergers, this would be a very exciting result since RCB stars would then be low-mass analogs of type Ia supernovae. The predicted number of RCB stars in the Galaxy is consistent with the predicted number of He/CO WD mergers. But, so far, only about 65 of the predicted 5000 RCB stars in the Galaxy have been discovered. The mystery has yet to be solved.

연구 동기 및 목표

• R Coronae Borealis (RCB) 항성의 기원에 대한 오랫동안 미해결된 수수께끼를 해결하기 위해.
• RCB 항성 형성에 대해 경쟁하는 이중 흑점(DD) 합성 모델과 마지막 헬륨 껍질 폭발(FF) 모델을 평가하기 위해.
• 관측된 동위원소 농도, 특히 18O가 두 형성 경로를 구별하는 데 기여하는지 확인하기 위해.
• 이론적 백색왜성 합성 모델과 인구 합성 모델에 기반해 예측된 RCB 항성 수와 실제 관측된 수를 조율하기 위해.
• 특히 기원과 동위원소 서명 측면에서 RCB 항성과 수소 부족 탄소(HdC) 항성 간의 차이를 명확히 하기 위해.

제안 방법

• 적외선 및 가시광선 스펙트럼을 사용하여 RCB 및 HdC 항성의 스펙트럼 데이터 분석을 통해 동위원소 비율, 특히 16O/18O 비율에 중점을 두어 분석한다.
• 이중 흑점 합성 모델과 마지막 헬륨 껍질 폭발 모델의 이론적 예측과 RCB 항성에서 관측된 18O 농도를 비교한다.
• 백색왜성 합성 빈도를 기반으로 은하 내 예상 RCB 항성 수를 추정하기 위해 인구 합성 모델을 사용한다.
• 기록된 광도 곡선과 변동 패tern을 평가하여 RCB 특성을 확인하고 다른 변수 항성과 구별한다.
• Sakurai의 물체와 V605 Aql과 같은 알려진 RCB 항성의 데이터를 활용하여 마지막 헬륨 폭발을 겪는 항성과 일반적인 RCB 항성 간의 행동을 대조한다.
• 다중 시기 관측과 스펙트럼 분류를 활용하여 새로운 RCB 후보를 식별하고 그들이 RCB 인구에 속하는지 확인한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 R Coronae Borealis 항성 형성의 주요 진화 경로는 무엇인가?
• RQ2 왜 RCB 항성은 다른 항성 집단에 비해 18O 농도가 비정상적으로 높은가?
• RQ3 RCB 항성의 동위원소 서명은 이중 흑점 합성 모델과 마지막 헬륨 껍질 폭발 모델의 예측과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 은하 내 관측된 RCB 항성 수(약 65개)는 백색왜성 합성 빈도의 이론적 예측과 어떻게 조율될 수 있는가?
• RQ5 RCB 항성과 밝기 감소나 적외선 과잉이 없는 수소 부족 탄소(HdC) 항성 간의 주요 차이는 무엇인가?

주요 결과

• R Coronae Borealis 항성은 다른 알려진 항성과 비교해도 16O/18O 비율이 수 개의 주기만큼 낮아, 18O의 극도로 과잉 생성을 나타낸다.
• RCB 항성에서 높은 18O 농도는 마지막 헬륨 껍질 폭발 모델과 부합하지 않으며, 이 모델은 18O 증가를 예측하지 않지만, 이중 흑점 백색왜성 합성 시나리오와는 부합한다.
• Sakurai의 물체와 다른 마지막 헬륨 껍질 폭발을 겪는 항성들은 18O 증가가 없음을 보이며, 이는 일반적인 RCB 항성의 조상가 아니라는 것을 시사한다.
• 은하 내 예측된 RCB 항성 수(약 5000개)는 백색왜성 합성 모델에서 예측된 수와 일치하며, 합성 기원을 지지한다.
• 대부분의 RCB 항성과 HdC 항성은 백색왜성 합성에 의해 형성되었을 가능성이 높으며, 소수의 항성(예: Sakurai의 물체 포함)만이 마지막 헬륨 껍질 폭발 과정에 기인할 수 있다.
• 18O 과잉 생성의 발견은 현재까지 RCB 항성 형성에 대해 이중 흑점 합성 모델을 지지하는 가장 강력한 관측적 증거이다.