[论文解读] Abundances of UV bright stars in globular clusters. I. ROA 5701 in omega Centauri and Barnard 29 in M 13

S. Moehler, U. Heber+2 more|University of Hertfordshire Research Archive (University of Hertfordshire)|Sep 10, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 3

一句话总结

本研究利用哈勃空间望远镜的GHRS紫外光谱仪和地面CASPEC光学光谱仪，对两个紫外明亮的后-渐近巨星分支（post-AGB）星——银河系ω中心中的ROA 5701和M 13中的Barnard 29——进行高分辨率紫外和光学光谱分析，测量其元素丰度。两颗星均表现出显著的铁元素亏损（比星团平均值低0.5 dex），表明其在AGB演化阶段发生铁元素凝聚成尘埃颗粒，并通过辐射驱动风被抛射，这对球状星团中丰度异常现象具有重要意义。

ABSTRACT

Two UV brights stars in globular clusters, ROA 5701 (omega Cen) and Barnard 29 (M 13) are analysed from high-resolution UV and optical spectra. The main aim is the measurement of iron abundances from UV spectra obtained with the HST-GHRS. In addition atmospheric parameters and abundances for He, C, N, O, and Si are derived from optical spectra (ESO CASPEC) for ROA 5701 or taken from literature for Barnard 29. Both stars are found to be post-asymptotic giant branch stars. Surprisingly, their iron abundances lie significantly below the cluster abundance in both cases. Barnard 29 lies 0.5 dex below the iron abundance derived for giant stars in M 13 and the iron abundance of ROA 5701 is the lowest of any star in omega Cen analysed so far. Barnard 29 shows the same abundance pattern as the red giant stars in M 13, except for its stronger iron deficiency. The iron depletion could be explained by gas-dust separation in the AGB progenitor's atmosphere, if iron condensed into dust grains which were then removed from the atmosphere by a radiatively driven wind. The interpretation of the abundance pattern for ROA 5701 is hampered by the star-to-star abundance variations seen in omega Cen, but its abundance pattern appears to be consistent with the gas-dust separation scenario.

研究动机与目标

• 利用HST-GHRS紫外光谱测量紫外明亮后-AGB星的铁丰度。
• 利用光学光谱确定ROA 5701的气层参数和元素丰度（He、C、N、O、Si），并结合文献数据对Barnard 29进行分析。
• 探究这两颗星铁元素亏损的起源，及其对AGB核合成与尘埃形成的影响。
• 评估AGB大气中气-尘分离是否可解释球状星团恒星中观测到的丰度异常。
• 评估丰度模式与已知星团整体变化的一致性，特别是ω Cen中的情况。

提出的方法

• 利用哈勃空间望远镜的GHRS仪器进行高分辨率紫外光谱观测，通过Fe II谱线反演铁丰度。
• 利用欧洲南方天文台的CASPEC光谱仪进行光学光谱观测，测定ROA 5701的气层参数及He、C、N、O和Si的丰度。
• 整理并对比Barnard 29的文献光学数据，用于气层参数与丰度分析。
• 建立AGB恒星大气模型，评估铁元素凝聚成尘埃颗粒的可行性。
• 应用辐射驱动风模型，模拟尘埃颗粒在凝聚后从大气中被清除的过程。
• 将观测到的丰度模式与M 13和ω Cen中红巨星的丰度模式进行交叉比较，识别异常特征。

实验结果

研究问题

• RQ1 ROA 5701在ω中心的铁丰度是多少？与星团平均值相比如何？
• RQ2 Barnard 29在M 13中相对于其他M 13红巨星的铁元素亏损程度如何？
• RQ3 能否用AGB前体星中气-尘分离机制解释这两颗星观测到的铁元素亏损？
• RQ4 这些紫外明亮恒星的丰度模式与各自星团中红巨星的丰度模式有何异同？
• RQ5 尘埃形成与辐射驱动风在改变后-AGB星表面丰度方面起何种作用？

主要发现

• ROA 5701在ω中心中表现出迄今测量到的该星团中最低的铁丰度。
• Barnard 29在M 13中相对于M 13红巨星的平均铁丰度，铁元素亏损达0.5 dex。
• 基于其气层参数和光谱特征，两颗星均被确认为后-渐近巨星分支（post-AGB）星。
• Barnard 29的丰度模式与M 13红巨星基本一致，仅表现出显著的铁元素亏损。
• 两颗星的铁元素亏损与气-尘分离情景一致：铁元素凝聚成尘埃颗粒，并通过辐射驱动风被驱逐。
• ROA 5701的丰度模式与气-尘分离模型一致，尽管其复杂性受到ω Cen中已知的星族间丰度差异的影响。