[论文解读] Populations of AGB stars and LPVs in the Galaxy and Local Group

M. A. T. Groenewegen|arXiv (Cornell University)|Jun 16, 2005

Astronomy and Astrophysical Research被引用 3

一句话总结

本文综述了利用红外巡天（2MASS/DENIS、MSX）、微引力透镜数据和窄带成像，对银河系及本星系群中渐近巨星支（AGB）星和长周期变星（LPVs）的最新观测进展。研究表明，通过其独特的红外颜色和脉动变异性，可高效探测AGB星，特别是碳质星和M型星；关键发现揭示了C/M星比例与金属丰度的关系，并在银心和矮星系中识别出中等年龄星族。

ABSTRACT

In this review I will discuss recent developments on the topic of resolved Asymptotic Giant Branch (AGB) stars and Long Period Variables (LPVs) in our Galaxy, the Magellanic Clouds, and the Local Group in general. Since the main characteristics of AGB stars are (1) their infrared, (2) pulsational and (3) chemical properties, it is fitting that I will focus on recent results from the (a) 2MASS/DENIS and MSX near- and mid-IR surveys, the (b) micro-lensing surveys and (c) dedicated narrow-band imaging surveys.

研究动机与目标

• 综合近期多波段巡天在银河系及本星系群中探测AGB星和LPVs的观测进展。
• 理解不同星系环境中AGB星族、金属丰度与恒星形成历史之间的关联。
• 研究脉动、尘埃形成及化学异常特征（如C/O比、s-过程元素）在AGB星分类中的作用。
• 评估红外颜色-颜色图与窄带滤光片在区分M型与C型AGB星中的可靠性。
• 探讨AGB星族对星系化学演化与结构形成的影响，尤其在矮椭球星系和银心区域。

提出的方法

• 利用2MASS和DENIS近红外巡天（J、H、K波段）通过其红色的(J-K)颜色和高K星等亮度识别AGB星。
• 应用MSX中红外巡天数据检测被尘埃包裹的AGB星，其特征为红外辐射过量显著。
• 分析微引力透镜巡天数据（如MACHO、OGLE），基于周期性光变曲线识别变星，特别是Mira型变星。
• 采用中心波长位于TiO（氧丰度较高）和CN/C2（碳丰度较高）分子带的窄带成像，通过颜色-颜色图区分M型与C型AGB星。
• 将观测到的颜色-星等图（CMDs）与合成模型（如Marigo 2002）比较，以解释AGB序列并区分C星与O丰度星。
• 使用演化星族合成模型（如Mouhcine & Lançon 2003）解释观测到的C/M比与恒星形成历史及金属丰度的关系。

实验结果

研究问题

• RQ1 2MASS/DENIS数据中的红外颜色（J-K）和星等如何帮助识别本星系群星系中的AGB星和LPVs？
• RQ2 微引力透镜巡天对探测和表征银河系银心及邻近星系中变星AGB星（特别是Mira型）的贡献如何？
• RQ3 窄带成像巡天（如7800 Å和8100 Å滤光片）在低金属丰度环境中对分离M型与C型AGB星的效能如何？
• RQ4 不同本星系群星系中C星与M型AGB星的比例如何随金属丰度变化？
• RQ5 观测到的AGB星族能否约束中等年龄和古老星族中的恒星形成历史与表层混合效率？

主要发现

• 由于高亮度和红色红外颜色，本星系群中的AGB星在2MASS中可探测至约150 kpc距离，已在16个本星系群星系（不含大、小麦哲伦云及M31/M33）中识别出约100个候选体。
• 2MASS数据的(J-K)颜色-颜色图与合成CMDs高度一致，证实了观测序列中存在C星和O丰度星。
• 微引力透镜巡天表明，银河系银心中的Mira型变星可能属于中等年龄星族（1–3 Gyr），暗示存在由棒结构诱导的准银心形成机制。
• 窄带巡天在M33中识别出7936颗C星，在IC10中识别出676颗，在M31外盘中少于10颗，表明C星形成具有显著的空间分布与金属丰度依赖性。
• 发现C/M0+比值的对数与金属丰度呈线性关系：log(C/M0+) = (−1.35 ± 0.20)[Fe/H] + (−1.92 ± 0.20)，表明C星形成强烈依赖于金属丰度。
• 演化星族合成模型（Mouhcine & Lançon 2003）成功再现了不同哈勃类型（Sa至Irr）中观测到的C/M比趋势，支持第三 dredge-up过程与金属丰度在AGB演化中的关键作用。