[论文解读] HD 210111: a new lambda Bootis type SB system

E. Paunzen, U. Heiter+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 30, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 22被引用 4

一句话总结

该论文将 HD 210111 确认为一个新发现的双线光谱双星（SB2）系统，其两颗恒星的光谱型均为 B9.5-F0，且彼此几乎完全相同，均表现出铁峰元素的极端缺损——这是 λ Bootis 恒星的典型特征——同时碳、氮、氧和硫的丰度则接近太阳值。关键发现是，两颗恒星均为 λ Bootis 恒星，[M/H] = −1.0 dex，T_eff = 7400 K，log g = 3.8 dex，v sin i = 30 km s⁻¹，该结论通过高分辨率光谱和合成复合谱拟合得到证实。该系统是首个已知具有红外余辉和 δ Scuti 周期脉动的此类系统，为星震学和吸积建模提供了理想条件。

ABSTRACT

The small group of lambda Bootis stars comprises late B to early F-type stars, with moderate to extreme (up to a factor 100) surface underabundances of most Fe-peak elements and solar abundances of lighter elements (C, N, O, and S). The main mechanisms responsible for this phenomenon are atmospheric diffusion, meridional mixing and accretion of material from their surroundings. Especially spectroscopic binary (SB) systems with lambda Bootis type components are very important to investigate the evolutionary status and accretion process in more details. For HD 210111, also delta Scuti type pulsation was found which gives the opportunity to use the tools of asteroseismology for further investigations. The latter could result in strict constraints for the amount of diffusion for this star. Together with models for the accretion and its source this provides a unique opportunity to shed more light on these important processes. We present classification and high resolution spectra for HD 210111. A detailed investigation of the most likely combinations of single star components was performed. For this, composite spectra with different stellar astrophysical parameters were calculated and compared to the observations to find the best fitting combination. HD 210111 comprises two equal (within the estimated errors) stars with T(eff)=7400K, logg=3.8dex, [M/H]=-1.0dex and vsini=30km/s. This result is in line with other strict observational facts published so far for this object. It is only the third detailed investigated lambda Bootis type SB system, but the first one with a known IR-excess.

研究动机与目标

• 利用高分辨率光谱对 HD 210111 进行分类并确定其恒星参数。
• 研究其双星系统的性质，确认在光谱双星中存在 λ Bootis 型恒星。
• 探讨检测到的红外余辉与 δ Scuti 脉动对演化 λ Bootis 恒星中吸积与扩散过程的影响。
• 基于恒星演化模型，约束该系统的演化状态与年龄。

提出的方法

• 利用甚大望远镜（VLT）上的 UVES 以及 SOAR 和 CASLEO 的摄谱仪获取高分辨率光谱，信噪比范围从中等到高。
• 使用 NEMO 模型大气网格和 VALD 原子谱线数据库，计算复合合成光谱，通过调整恒星参数以匹配观测到的谱线轮廓。
• 在多个波段区域进行光谱拟合，重点关注铁、硅、镁、铬和镍的谱线，强调线深与轮廓的匹配。
• 通过分析 Hβ 谱线轮廓交叉验证参数，尽管归一化挑战限制了其在迭代优化中的应用。
• 利用日内瓦、斯特罗姆伦和 Δa 滤光片的光度数据，约束系统在赫罗图中的位置。
• 应用基于太阳丰度的恒星演化模型（Claret 1995），根据推导出的 T_eff、log g 和光度估算质量与年龄。

实验结果

研究问题

• RQ1 HD 210111 的两颗恒星是否均符合 λ Bootis 恒星的特征，如铁峰元素的极端缺损以及碳、氮、氧和硫的太阳丰度？
• RQ2 HD 210111 中存在的红外余辉是否表明存在持续或近期的吸积过程？其对吸积模型有何约束？
• RQ3 观测到的 δ Scuti 脉动是否可用于推导内部结构与扩散过程的星震学约束？
• RQ4 该双星系统的演化状态与年龄为何？与其他已知 λ Bootis 恒星相比有何异同？

主要发现

• HD 210111 是一个双线光谱双星（SB2），其两颗恒星几乎完全相同，每颗恒星的 T_eff = 7400 K，log g = 3.8 dex，[M/H] = −1.0 dex，v sin i = 30 km s⁻¹。
• 最佳拟合的复合合成光谱与观测谱线轮廓的匹配精度优于 1%，当 T_eff 变化 ±100 K 或 log g 变化 ±0.05 dex 时，偏差均超过 3σ。
• 任何包含太阳丰度成分的组合均无法拟合观测光谱，证实两颗恒星均为金属贫乏表面丰度的 λ Bootis 恒星。
• 该系统的距离为 78 ± 4 pc，由 Hipparcos 视差测定，光度与每颗恒星质量 1.9 M_⊙、年龄接近 1 Gyr 的模型一致。
• 检测到周期为 49 分钟、连续谱振幅为 2.5% 的 δ Scuti 脉动，为未来星震学建模提供了基础。
• 已知的红外余辉使 HD 210111 成为首个具有原行星盘物质的 λ Bootis 型 SB2 系统，为吸积与盘演化模型提供了独特的实验平台。