[论文解读] On the Binarity of Carbon-Enhanced, Metal-Poor Stars

Stelios Tsangarides, Sean G. Ryan+1 more|University of Hertfordshire Research Archive (University of Hertfordshire)|Dec 7, 2004

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 6

一句话总结

本研究利用三台4米望远镜的高精度径向速度测量，调查了碳增强金属贫金属（CEMP）恒星的双星性质。研究发现，44%的确认CEMP-s型恒星处于双星系统中，强烈支持其s-过程元素增强源于已演化为简并态的AGB伴星质量转移的假说，从而将它们与CH和Ba II型恒星在演化上联系起来。

ABSTRACT

We report on a programme to monitor the radial velocities of a sample of candidate and confirmed carbon-enhanced, metal-poor (CEMP) stars. We observed 45 targets using the Echelle Spectrographs of three 4m class telescopes. Radial velocities for these objects were calculated by cross-correlation of their spectra with the spectrum of HD 140283, and have errors < 1 km/s. Sixteen of our programme's targets have reported carbon excess, and nine of these objects also exhibit s-process enhancements (CEMP-s). We combine these stars' radial velocities with other literature studies in search of binarity. The search reveals that four of our CEMP-s stars (44%) are in binary systems. Using the analysis of Lucatello et al. (2004), we find that all the CEMP-s stars in our sample are binaries. This conclusion implies that CEMP-s stars may be the very metal-poor relatives of CH and Ba II stars, which are believed to have acquired their peculiar abundance patterns by mass transfer from a thermally-pulsing AGB companion.

研究动机与目标

• 确定碳增强金属贫金属（CEMP）恒星，特别是CEMP-s型恒星的双星频率。
• 检验CEMP-s型恒星是已知具有AGB伴星的CH和Ba II型恒星的金属贫金属后裔的假说。
• 评估CEMP-s型恒星中异常的元素丰度模式是否主要源于热脉动AGB恒星的质量转移。
• 通过高精度测量径向速度，为理解CEMP恒星形成机制提供更坚实的统计基础。

提出的方法

• 利用三台4米望远镜上的Echelle光谱仪，对45颗CEMP候选星和确认星进行了径向速度监测。
• 通过将观测光谱与HD 140283进行互相关，计算了日心系径向速度，速度误差小于1 km s⁻¹。
• 采用HD 140283作为速度标准，利用其200–400条金属线测量地心速度，以最小化零点误差。
• 应用两种双星检测方法：识别单线光谱双星（SB1）和检测径向速度变化（vbl, vbl?），以推断轨道运动。
• 结合文献中关于元素丰度和径向速度的数据，评估双星状态并检测周期性变化。
• 采用Lucatello等（2004）的统计框架，从观测检测率推断真实的双星比例。

实验结果

研究问题

• RQ1 有多少比例的CEMP-s型恒星处于双星系统中？这一比例是否支持其s-过程元素增强源于质量转移的假说？
• RQ2 CEMP-s型恒星的轨道特性是否与已知为AGB伴星双星的CH和Ba II型恒星一致？
• RQ3 径向速度监测能否检测到金属贫金属CEMP恒星中与双星运动相关的周期性变化？
• RQ4 在考虑探测效率的前提下，观测到的CEMP-s型恒星双星频率是否足以推断所有此类恒星均为双星？
• RQ5 不同CEMP丰度模式（如CEMP-s、CEMP-no、CEMP-r）的双星频率如何比较？这对它们的形成机制有何启示？

主要发现

• 在9颗确认的CEMP-s型恒星中，有4颗（44%）被识别为光谱双星（SB1），表明双星比例显著。
• 基于Lucatello等（2004）的研究，观测到的44%的双星检测率表明，样本中的所有CEMP-s型恒星很可能都是双星。
• 径向速度测量的精度优于1 km s⁻¹，系统误差为0.30 km s⁻¹，确保了高度的可靠性。
• 在16颗确认的CEMP恒星中，仅CEMP-s型恒星显示出双星存在的强证据，而CEMP-no和CEMP-r型恒星未表现出显著的径向速度变化。
• CEMP-s型恒星的双星状态加强了其与CH/Ba II型恒星之间的演化联系，支持其共同起源于AGB伴星质量转移的起源假说。
• 需要进一步监测以获得轨道解并确认伴星性质，特别是对显示径向速度变化（vbl?）但尚未确认为双星的恒星。