[论文解读] Normal A0--A1 stars with low rotational velocities. I. Abundance determination and classification

F. Royer, M. Gebran+7 more|Americanae (AECID Library)|Jan 10, 2014

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 53被引用 16

一句话总结

本研究利用高分辨率光谱学对47颗低v sin i的A0–A1型恒星进行分析，以识别光谱双星和化学异常恒星，结合丰度分析与分层分类方法。样本中34%被确认为正常恒星，而三分之二为光谱双星或化学异常恒星，挑战了‘慢速旋转恒星主要为正常早型A型恒星’的假设。

ABSTRACT

Context. The study of rotational velocity distributions for normal stars requires an accurate spectral characterization of the objects in order to avoid polluting the results with undetected binary or peculiar stars. This piece of information is a key issue in the understanding of the link between rotation and the presence of chemical peculiarities. Aims. A sample of 47 low v sin i A0-A1 stars (v sin i < 65km/s), initially selected as main-sequence normal stars, are investigated with high-resolution and high signal-to-noise spectroscopic data. The aim is to detect spectroscopic binaries and chemically peculiar stars, and eventually establish a list of confirmed normal stars. Methods. A detailed abundance analysis and spectral synthesis is performed to derive abundances for 14 chemical species. A hierarchical classification, taking measurement errors into account, is applied to the abundance space and splits the sample into two different groups, identified as the chemically peculiar stars and the normal stars. Results. We show that about one third of the sample is actually composed of spectroscopic binaries (12 double-lined and five single-lined spectroscopic binaries). The hierarchical classification breaks down the remaining sample into 13 chemically peculiar stars (or uncertain) and 17 normal stars.

研究动机与目标

• 从最初被分类为正常的低v sin i A0–A1型恒星样本中，识别并剔除光谱双星和化学异常恒星。
• 利用光谱合成与高分辨率数据，测定14种元素的准确化学丰度。
• 基于测量误差的分层聚类方法，对恒星进行基于丰度模式的分类。
• 为未来关于自转与化学演化的研究，建立一份干净且经确认的正常A0–A1型恒星列表。
• 在剔除双星与异常恒星后，重新评估正常A0–A1型恒星的赤道自转速度分布。

提出的方法

• 在上普罗旺斯天文台对47颗v sin i < 65 km s⁻¹的A0–A1型恒星获取了高分辨率、高信噪比光谱。
• 测量视向速度并分析互相关函数轮廓，以检测光谱双星，识别出12个双线双星系统和5个单线双星系统。
• 利用铁线的电离平衡与激发态平衡，推导出大气参数（Teff, log g, [Fe/H]）。
• 通过光谱合成法测定14种化学元素（包括Si, Cr, Mn, Sr, Ba, Eu等）的丰度。
• 在丰度空间中应用分层分类方法，纳入测量不确定度，以区分正常恒星与化学异常恒星。
• 通过投影修正（假设倾角随机分布）从v sin i重建赤道自转速度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在v sin i较低的A0–A1型恒星中，实际为光谱双星或化学异常恒星的比例是多少？
• RQ2 基于化学丰度的分层分类能否可靠地区分正常恒星与化学异常恒星？
• RQ3 剔除双星与异常恒星后，对正常A0–A1型恒星的赤道自转速度观测分布有何影响？
• RQ4 A0–A1型恒星中的慢速旋转恒星是否主要为正常恒星，还是受到未检测到的双星或异常恒星的偏倚？
• RQ5 在剔除双星与异常恒星后，真实旋转速度v ≤ 100 km s⁻¹的正常A0–A1型恒星所占比例是多少？

主要发现

• 在47颗恒星中，17颗（36%）被确认为无双星迹象或化学异常的正常恒星。
• 12颗为双线光谱双星，5颗为单线光谱双星，13颗为化学异常恒星或不确定情况。
• 样本清理后，仅14%的正常A0–A1型恒星自转速度v ≤ 100 km s⁻¹，显著降低了此前报告的慢速旋转恒星过剩现象。
• 经校正的赤道速度分布未显示明显的双峰性，表明正常恒星与异常恒星自转速度分布的重叠是真实存在的，而非污染所致。
• 已确认的最慢速旋转正常恒星为HD 145788，其v sin i = 9.8 km s⁻¹，但清理后的样本中无恒星的赤道速度低于20 km s⁻¹。
• 最终正常恒星样本中有两颗恒星，根据文献比对，被标记为可能的光谱双星或边缘CP星。