[论文解读] Abundances of neutron-capture elements in G 24-25. A halo-population CH subgiant

S. Liu, P. E. Nissen+4 more|Mar 26, 2012

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 75被引用 9

一句话总结

本研究对银河系晕场亚巨星G 24-25中的碳以及从锶到铅的12种中子俘获元素进行了详细的丰度分析，该星表现出碳和重$ s $-过程元素的强烈过量。通过高分辨率光谱学与AGB风吸积模型，作者证明该星的异常丰度模式——特别是其[Pb/Ba] = 0.33和[Pb/Fe] = 1.68——源于其前渐近巨星支（AGB）伴星的物质转移，该伴星现已演化为白矮星，从而确认其为具有晕族金属丰度的CH亚巨星。

ABSTRACT

The differences between the neutron-capture element abundances of halo stars are important to our understanding of the nucleosynthesis of elements heavier than the iron group. We present a detailed abundance analysis of carbon and twelve neutron-capture elements from Sr up to Pb for a peculiar halo star G24-25 with [Fe/H] = -1.4 in order to probe its origin. The equivalent widths of unblended lines are measured from high resolution NOT/FIES spectra and used to derive abundances based on Kurucz model atmospheres. In the case of CH, Pr, Eu, Gd, and Pb lines, the abundances are derived by fitting synthetic profiles to the observed spectra. Abundance analyses are performed both relative to the Sun and to a normal halo star G16-20 that has similar stellar parameters as G24-25. We find that G24-25 is a halo subgiant star with an unseen component. It has large overabundances of carbon and heavy s-process elements and mild overabundances of Eu and light s-process elements. This abundance distribution is consistent with that of a typical CH giant. The abundance pattern can be explained by mass transfer from a former asymptotic giant branch component, which is now a white dwarf.

研究动机与目标

• 确定金属丰度较低的晕族亚巨星G 24-25中从锶到铅的中子俘获元素的丰度分布，其[Fe/H] = -1.4。
• 研究其碳和$s$-过程元素（特别是铅）极端过量的成因，而铅在晕星中较为罕见。
• 将G 24-25的丰度比与其它化学异常星（包括Ba星、CH巨星和CEMP-s星）进行比较，以评估其共同的演化路径。
• 检验AGB风吸积模型是否能重现观测到的丰度增强，特别是[Pb/Ba]比值和整体$s$-过程丰度模式。
• 通过径向速度变化和丰度异常确认G 24-25的双星性质，将其与更广泛的CH星类群联系起来。

提出的方法

• 利用北欧光学望远镜（NOT）上的FIES光谱仪获取了G 24-25和参考星G 16-20的高分辨率光谱，分辨率R ~ 40,000。
• 从光谱中测量未重叠线的等效宽度，并利用Kurucz模型大气参数推导元素丰度。
• 对于弱线或重叠线（如Pr、Eu、Gd、Pb），通过拟合合成光谱轮廓以获得准确的丰度。
• 计算了相对于太阳和参考晕星G 16-20的丰度比，后者具有相似的大气参数。
• 采用两种简单的AGB风吸积模型，模拟$s$-过程元素的核合成产物，并与观测丰度进行比较。
• 将结果与文献中Ba星、CH星和CEMP-s星的数据进行对比，以识别共同的丰度趋势和演化联系。

实验结果

研究问题

• RQ1 G 24-25中从锶到铅的中子俘获元素的丰度分布如何？与太阳和参考星的丰度相比有何差异？
• RQ2 为何G 24-25在4057.8 Å处表现出强烈的Pb谱线，而类似晕星如G 16-20却没有？
• RQ3 G 24-25中碳和$s$-过程元素的观测过量是否可由前AGB伴星的物质转移解释？
• RQ4 G 24-25中的[Pb/Ba]、[Pb/Fe]和[hs/ls]丰度比与其它CH星和CEMP-s星相比如何？
• RQ5 是否存在一条一致的演化路径，通过双星物质转移将CH亚巨星、Ba星和CEMP-s星联系起来？

主要发现

• 确认G 24-25为CH亚巨星，[Fe/H] = -1.4，表现出碳和重$s$-过程元素（包括Pb）的显著过量，以及Eu和轻$s$-过程元素的适度过量。
• 该星的[Pb/Ba]比值为0.33，[Pb/Fe] = 1.68，表明其并非典型的富铅星，因为富铅星在较低金属丰度下通常具有[Pb/Ba] > 1.0。
• G 24-25的丰度模式与经典CH巨星和CEMP-s星高度一致，支持其通过AGB伴星物质转移起源的共同起源。
• AGB风吸积模型成功再现了观测到的$s$-过程元素增强，特别是重$s$-过程与轻$s$-过程元素的相对丰度。
• 该星的径向速度变化和双星特征，结合其丰度模式，证实其为新发现的晕族CH亚巨星，其金属丰度与古老晕星一致。
• 与文献数据的对比表明，G 24-25遵循[C/Fe]、[s/Fe]和[hs/ls]随[Fe/H]变化的既定趋势，进一步强化了CH星、Ba星和CEMP-s星通过双星演化联系的关联。