[논문 리뷰] Abundances of UV bright stars in globular clusters. I. ROA 5701 in omega Centauri and Barnard 29 in M 13

S. Moehler, U. Heber외 2명|University of Hertfordshire Research Archive (University of Hertfordshire)|1998. 09. 10.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 HST-GHRS 및 지상 기반 CASPEC 데이터를 사용하여 두 개의 UV 빛나는 후-AGB 별, 오메가 설탕리우스의 ROA 5701과 M 13의 Barnard 29의 고해상도 UV 및 가시광선 스펙트럼을 분석하여 원소 농도를 측정한다. 양 별 모두 은하단 평균보다 0.5 dex 낮은 철 농도를 보이며, 이는 AGB 원성에서 철이 먼지 입자로 응축되고 복사력에 의해 이완되는 질량 손실이 일어났음을 시사한다. 이는 구형별단의 원소 농도 비정상성과 관련이 있다.

ABSTRACT

Two UV brights stars in globular clusters, ROA 5701 (omega Cen) and Barnard 29 (M 13) are analysed from high-resolution UV and optical spectra. The main aim is the measurement of iron abundances from UV spectra obtained with the HST-GHRS. In addition atmospheric parameters and abundances for He, C, N, O, and Si are derived from optical spectra (ESO CASPEC) for ROA 5701 or taken from literature for Barnard 29. Both stars are found to be post-asymptotic giant branch stars. Surprisingly, their iron abundances lie significantly below the cluster abundance in both cases. Barnard 29 lies 0.5 dex below the iron abundance derived for giant stars in M 13 and the iron abundance of ROA 5701 is the lowest of any star in omega Cen analysed so far. Barnard 29 shows the same abundance pattern as the red giant stars in M 13, except for its stronger iron deficiency. The iron depletion could be explained by gas-dust separation in the AGB progenitor's atmosphere, if iron condensed into dust grains which were then removed from the atmosphere by a radiatively driven wind. The interpretation of the abundance pattern for ROA 5701 is hampered by the star-to-star abundance variations seen in omega Cen, but its abundance pattern appears to be consistent with the gas-dust separation scenario.

연구 동기 및 목표

• HST-GHRS를 이용한 UV 스펙트럼을 통해 후-AGB 별의 철 농도를 측정한다.
• ROA 5701의 광학 스펙트럼을 통해 대기 파rameters 및 He, C, N, O, Si 농도를 결정하고, Barnard 29의 경우 문헌 자료를 활용한다.
• 이 별들에서 관측된 철 빈곤의 기원을 조사하고, AGB 핵합성 및 먼지 형성에 대한 영향을 탐색한다.
• AGB 대기에서 기체-먼지 분리 현상이 구형별단 별들에서 관측된 농도 비정상성을 설명할 수 있는지 평가한다.
• 기존의 은하단 수준의 변동성, 특히 오메가 설탕리우스의 경우를 고려할 때 관측된 농도 패턴이 일관된지 평가한다.

제안 방법

• Hubble 우주망원경의 GHRS 기구를 이용한 고해상도 UV 분광법을 통해 Fe II 선을 이용해 철 농도를 유도한다.
• ESO의 CASPEC 분광계를 이용한 광학 분광법을 통해 ROA 5701의 대기 파rameters 및 He, C, N, O, Si 농도를 결정한다.
• 문헌 자료를 종합하고 Barnard 29의 광학 데이터를 비교 분석하여 대기 및 농도 분석을 수행한다.
• AGB 별 대기 모델링을 통해 철이 먼지 입자로 응축될 수 있는지 평가한다.
• 복사력에 의해 이완되는 바람 모델을 적용하여 응축 후 대기에서 먼지 제거 과정을 시뮬레이션한다.
• 관측된 농도 패턴을 M 13과 오메가 설탕리우스의 적색거탑 별들과 비교하여 비정상성을 규명한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 오메가 설탕리우스의 ROA 5701에서 철 농도는 얼마이며, 은하단 평균과 비교해 어떻게 되는가?
• RQ2 M 13의 Barnard 29는 다른 M 13 적색거탑 별들에 비해 철 농도가 얼마나 빈곤한가?
• RQ3 이 두 별에서 관측된 철 빈곤 현상은 그들의 AGB 원성에서 기체-먼지 분리 현상으로 설명될 수 있는가?
• RQ4 이 UV 빛나는 별들의 농도 패턴은 각각의 은하단에서의 적색거탑 별들과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 먼지 형성과 복사력에 의해 이완되는 바람이 후-AGB 별의 표면 농도를 어떻게 변화시키는가?

주요 결과

• 오메가 설탕리우스의 ROA 5701은 현재까지 측정된 바에서 가장 낮은 철 농도를 보인다.
• M 13의 Barnard 29는 M 13의 적색거탑 별 평균 철 농도보다 0.5 dex 낮게 빈곤하다.
• 두 별 모두 대기 파rameters와 스펙트럼 특성에 기반해 후-적색거탑지수 브런치(후-AGB) 별로 확인된다.
• Barnard 29의 농도 패턴은 M 13의 적색거탑 별들과 유사하지만, 철 빈곤이 강하게 증가해 있다.
• 두 별 모두 철 빈곤 현상이 기체-먼지 분리 시나리오와 일치하며, 이는 철이 먼지 입자로 응축되고 복사력에 의해 대기에서 제거된다는 것을 의미한다.
• ROA 5701의 농도 패턴도 기체-먼지 분리 모델과 일치하지만, 오메가 설탕리우스에서 알려진 별 간 농도 변동성으로 인해 복잡성이 증가한다.