[论文解读] Crystalline silicate dust around evolved stars III. A correlations study of crystalline silicate features

F. J. Molster, L. B. F. M. Waters+3 more|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Jan 18, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 22被引用 98

一句话总结

本研究分析了14颗演化星的ISO红外光谱，通过实验室匹配的辐射转移建模研究了结晶硅酸盐尘埃的性质。结果表明顽辉石的丰度比橄榄石高3–4倍，不同尘埃物种之间的温度差异表明其在盘与喷流环境中的形成或处理历史不同，且识别出69.0 µm的橄榄石特征为可靠的温度指示器。

ABSTRACT

We have carried out a quantitative trend analysis of the crystalline silicates observed in the ISO spectra of a sample of 14 stars with different evolutionary backgrounds. We have modeled the spectra using a simple dust radiative transfer model and have correlated the results with other known parameters. We confirm the abundance difference of the crystalline silicates in disk and in outflow sources, as found by Molster et al. (1999, Nature 401, 563). We found some indication that the enstatite over forsterite abundance ratio differs, it is slightly higher in the outflow sources with respect to the disk sources. It is clear that more data is required to fully test this hypothesis. We show that the 69.0 micron feature, attributed to forsterite, may be a very suitable temperature indicator. We found that the enstatite is more abundant than forsterite in almost all sources. The temperature of the enstatite grains is about equal to that of the forsterite grains in the disk sources but slightly lower in the outflow sources. Crystalline silicates are on average colder than amorphous silicates. This may be due to the difference in Fe content of both materials. Finally we find an indication that the ratio of ortho to clino enstatite, which is about 1:1 in disk sources, shifts towards ortho enstatite in the high luminosity (outflow) sources.

研究动机与目标

• 利用ISO光谱量化演化星中结晶硅酸盐的丰度和尘埃温度。
• 研究盘源与喷流源之间尘埃性质的差异。
• 探讨尘埃成分、温度与恒星光度之间的相关性。
• 评估颗粒成分及多型体结构（正交型与单斜型）在尘埃演化中的作用。
• 确定结晶度是否与尘埃温度或恒星光度相关。

提出的方法

• 采用简单的薄光学深度尘埃辐射转移模型，利用实验室测得的橄榄石与顽辉石吸收系数拟合ISO光谱。
• 通过23.6、33.6、40.5和69.0 µm特征的峰值位置与带宽推断颗粒成分与温度。
• 将模型拟合结果与观测光谱进行比较，评估残差流量，识别潜在的额外尘埃组分。
• 基于光谱形状与谱带位置分析正交型与单斜型顽辉石的相对丰度。
• 将推导出的尘埃温度与丰度与恒星光度及源类型（盘源 vs. 喷流源）进行相关性分析。
• 通过比较结晶与非晶硅酸盐的行为，评估铁含量对尘埃温度的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在演化星周围尘埃中，顽辉石与橄榄石的相对丰度如何？
• RQ2 在盘源与喷流源中，橄榄石与顽辉石颗粒的温度有何差异？
• RQ3 恒星光度与顽辉石/橄榄石丰度比之间是否存在相关性？
• RQ4 尘埃的结晶度是否与尘埃温度或恒星光度相关？
• RQ5 69.0 µm橄榄石特征作为温度指示器具有何种意义？

主要发现

• 在所研究的演化星中，顽辉石的平均丰度比橄榄石高3–4倍。
• 顽辉石/橄榄石丰度比在喷流源中可能略高于盘源，但需更多数据确认。
• 69.0 µm橄榄石特征是强温度指示器，其宽度与位置对颗粒温度敏感。
• 在盘源中，橄榄石与顽辉石颗粒的温度几乎相同，但在喷流源中橄榄石略暖，表明存在不同的颗粒群体。
• 结晶硅酸盐的平均温度低于非晶硅酸盐，可能因铁含量较低导致吸收效率降低。
• 在低光度源中，正交型与单斜型顽辉石丰度相近，但在高光度源中，正交型顽辉石占主导，表明多型体分布具有光度依赖性。