[论文解读] The HIPPARCOS Hertzsprung-Russell diagram of S stars: Probing nucleosynthesis and dredge-up

S. Van Eck, A. Jorissen+3 more|arXiv (Cornell University)|Aug 1, 1997

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 2被引用 5

一句话总结

本文利用HIPPARCOS视差构建了S型星的精确赫罗图（HR图），结果表明富含Tc的S型星比Tc贫乏的S型星更冷且更明亮。研究结果证实，富含Tc的S型星位于热脉动渐近巨星支（AGB）上，支持其在s过程核合成与第三次包层翻覆中的作用；而Tc贫乏的S型星则与处于红巨星分支或早期AGB阶段的低质量恒星一致，支持其起源于双星质量转移的起源假说。

ABSTRACT

HIPPARCOS trigonometrical parallaxes make it possible to compare the location of Tc-rich and Tc-poor S stars in the Hertzsprung-Russell (HR) diagram: Tc-rich S stars are found to be cooler and intrinsically brighter than Tc-poor S stars. The comparison with the Geneva evolutionary tracks reveals that the line marking the onset of thermal pulses on the asymptotic giant branch (AGB) matches well the observed limit between Tc-poor and Tc-rich S stars. Tc-rich S stars are, as expected, identified with thermally-pulsing AGB stars of low and intermediate masses, whereas Tc-poor S stars comprise mostly low-mass stars (with the exception of 57 Peg) located either on the red giant branch or on the early AGB. Like barium stars, Tc-poor S stars are known to belong exclusively to binary systems, and their location in the HR diagram is consistent with the average mass of 1.6 +- 0.2 Msun derived from their orbital mass-function distribution. A comparison with the S stars identified in the Magellanic Clouds and in the Fornax dwarf elliptical galaxy reveals that they have luminosities similar to the galactic Tc-rich S stars. However, most of the surveys of S stars in the external systems did not reach the lower luminosities at which galactic Tc-poor S stars are found. The deep Westerlund survey of carbon stars in the SMC uncovered a family of faint carbon stars that may be the analogues of the low-luminosity, galactic Tc-poor S stars.

研究动机与目标

• 利用HIPPARCOS任务的三角视差精确测定S型星在赫罗图中的位置。
• 根据光度与温度区分富含Tc与贫乏Tc的S型星，并将其与演化阶段关联。
• 检验渐近巨星支（AGB）上热脉动的开始是否与观测到的富含Tc与贫乏TcS型星之间的边界相对应。
• 将银河系S型星的光度分布与大麦哲伦云和福尔纳克斯矮椭圆星系等外部系统的S型星进行比较。
• 研究贫乏Tc的S型星的演化状态与质量分布，特别关注双星质量转移的背景。

提出的方法

• 利用HIPPARCOS的三角视差，精确推导S型星的绝对星等与有效温度。
• 基于推导出的光度与温度，构建详细的赫罗图（HR图）。
• 将观测到的S型星位置与低质量与中等质量恒星在AGB阶段的日内瓦演化轨迹进行比较。
• 根据光谱中是否存在锝（Tc）谱线，将S型星分类为富含Tc或贫乏Tc。
• 分析双星系统中贫乏Tc的S型星的质量函数分布，以估算平均恒星质量。
• 将银河系S型星的光度函数与外部系统（包括大麦哲伦云和福尔纳克斯dSph）的光度函数进行比较，以识别低光度贫乏Tc的S型星的类比体。

实验结果

研究问题

• RQ1 观测到的赫罗图中富含Tc与贫乏Tc的S型星之间的边界是否与AGB上热脉动的理论起始点一致？
• RQ2 富含Tc的S型星是否与低质量与中等质量的热脉动AGB恒星一致？
• RQ3 贫乏Tc的S型星是否占据与红巨星分支或早期AGB阶段一致的演化阶段，如双星质量转移模型所预测？
• RQ4 双星系统中贫乏Tc的S型星的平均质量是否与轨道数据推导出的质量函数一致？
• RQ5 在外部系统（如大麦哲伦云和福尔纳克斯dSph）中是否存在银河系贫乏Tc的S型星的光度类比？

主要发现

• 在赫罗图中，富含Tc的S型星被发现比贫乏Tc的S型星更冷且更明亮，证实其位于热脉动渐近巨星支（AGB）上。
• 贫乏Tc与富含Tc的S型星之间的边界与AGB上热脉动的理论起始点高度吻合，符合演化模型的预测。
• 富含Tc的S型星被识别为经历第三次包层翻覆与s过程核合成的低质量与中等质量热脉动AGB恒星。
• 贫乏Tc的S型星主要为低质量恒星（平均质量为1.6 ± 0.2 Msun），位于红巨星分支或早期AGB阶段，与双星质量转移起源一致。
• 大麦哲伦云与福尔纳克斯dSph中S型星的光度分布与银河系富含Tc的S型星一致，但巡天未探测到银河系中发现的较暗、低光度的贫乏Tc S型星。
• Westerlund对大麦哲伦云中暗淡碳星的巡天揭示了一类暗淡恒星，可能为银河系低光度贫乏Tc S型星的河外类比。