[論文レビュー] Three carbon-enhanced metal-poor dwarf stars from the SDSS - Chemical abundances from CO^5BOLD 3D hydrodynamical model atmospheres

N. T. Behara, P. Bonifacio+4 more|arXiv (Cornell University)|Feb 8, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 71被引用数 54

ひとこと要約

本研究では、SDSSから得られた3つの炭素強化低金属量（CEMP）矮星について、3次元流体力学的CO 5 BOLDモデル大気とNLTE補正を用いた高分解能分光的元素組成分析を実施した。2つのCEMP-r+s星（SDSS J1349-0229およびJ0912+0216）を同定し、第3の星（SDSS J1036+1212）をCEMP-no/s星として確認した。Baは過剰だがSrは不足しており、これはAGB同伴星からの物質移動を強く示唆するが、LiおよびEuの異常な組成は未解決のまま残っている。

ABSTRACT

The origin of carbon-enhanced metal-poor stars enriched with both s and r elements is highly debated. Detailed abundances of these types of stars are crucial to understand the nature of their progenitors. The aim of this investigation is to study in detail the abundances of SDSS J1349-0229, SDSS J0912+0216 and SDSS J1036+1212, three dwarf CEMP stars, selected from the Sloan Digital Sky Survey. Using high resolution VLT/UVES spectra (R ~ 30 000) we determine abundances for Li, C, N, O, Na, Mg, Al, Ca, Sc, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni and 21 neutron-capture elements. We made use of CO^5BOLD 3D hydrodynamical model atmospheres in the analysis of the carbon, nitrogen and oxygen abundances. NLTE corrections for C I and O I lines were computed using the Kiel code. We classify SDSS J1349-0229 and SDSS J0912+0216 as CEMP-r+s stars. SDSS J1036+1212 belongs to the class CEMP-no/s, with enhanced Ba, but deficient Sr, of which it is the third member discovered to date. Radial-velocity variations have been observed in SDSS J1349-0229, providing evidence that it is a member of a binary system. The chemical composition of the three stars is generally compatible with mass transfer from an AGB companion. However, many details remain difficult to explain. Most notably of those are the abundance of Li at the level of the Spite plateau in SDSS J1036+1212 and the large over-abundance of the pure r-process element Eu in all three stars.

研究の動機と目的

• 炭素強化低金属量（CEMP）星に見られるsおよびr過程元素の核生成起源を理解すること。
• これらの星がCに富んだ星間物質から形成されたのか、あるいはAGB同伴星からの物質移動によって形成されたのかという議論を解消すること。
• 最新の3次元流体力学的モデル大気とNLTE補正を用いて、新たに同定された3つのCEMP星の化学組成を特定すること。
• 特に希少なCEMP-no/s星に対して、AGB物質移動シナリオが観測された組成パターンと整合するかを検証すること。

提案手法

• 23元素（Li、C、N、O、および21元素の中性子捕獲元素を含む）の元素組成を測定するために、高分解能VLT/UVESスペクトル（R ~ 30,000）を用いた。
• C、N、Oの組成をより高精度に算出するために、1次元モデルよりも優れた精度を示す3次元流体力学的CO 5 BOLDモデル大気を採用した。
• 非局所熱力学平衡（NLTE）効果を考慮するため、C IおよびO I線のNLTE補正をキールコードを用いて計算した。
• 初期質量および金属量が異なる理論的AGB核生成モデルと組み合わせて、組成パターンを比較し、母体星の性質を推定した。
• 軌道変動の検出を目的とした径方向速度モニタリングにより、二重星系からの物質移動仮説を支持する証拠を得た。
• 初期質量の推定に寄与するため、[hs/ls]比および[Ba/Eu]組成比を分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SDSS J1349-0229、J0912+0216、J1036+1212に見られる炭素および中性子捕獲元素の過剰は、どのような起源を持つのか？
• RQ2 観測された組成パターンは、AGB同伴星からの物質移動によって説明可能か？ もしそうであれば、母体星の初期質量および金属量はどの程度か？
• RQ3 CEMP星であるにもかかわらず、SDSS J1036+1212が低炭素組成を示すのはなぜか？ 他のCEMP-no/s星と比較するとどうなるか？
• RQ4 SDSS J1036+1212では、スプリット plateauと一致する非常に高いリチウム組成を示すが、これはどのような理由によるのか？
• RQ5 AGBモデルでは顕著なr過程寄与がないにもかかわらず、3つの星すべてでEuが1 dex以上過剰に蓄積されているのはなぜか？

主な発見

• SDSS J1349-0229およびSDSS J0912+0216は、rおよびs過程元素の両方で強く過剰なCEMP-r+s星として分類された。
• SDSS J1036+1212は、CEMP-no/s星として確認された。[Ba/Fe] = +1.17であり、Srが顕著に不足しており、これにより同定された第三のCEMP-no/s星となった。
• SDSS J1349-0229の径方向速度変動は、二重星系であることを確認し、AGB同伴星からの物質移動シナリオを支持する。
• SDSS J1036+1212の[N/Fe]比は+1.29であり、CS 29528-041と比較して低く、これはおそらく2 M☉未満の初期質量のAGB同伴星を示唆している。
• SDSS J1036+1212のLi組成はスプリット plateauと一致しており、非AGB起源または微調整されたLi生成の可能性を示唆するが、未だ説明がつかない。
• 3つの星すべてでEuが著しく過剰（[Eu/Fe] > +1.0）であり、これは顕著なr過程寄与を示しており、AGB核生成だけでは説明がつかない。