[论文解读] Infrared Photometry and Evolution of Mass-Losing AGB Stars. II. Luminosity and Colors of MS and S Stars

Roald Guandalini, M. Busso|arXiv (Cornell University)|Jun 27, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 53被引用 35

一句话总结

本文利用近红外和中红外颜色，建立了主序星和S型渐近支巨星的红外光度测量标准，以推导其光度和质量损失率。研究发现，S型星的光度与富含碳的渐近支巨星几乎相同，但其包层更薄、更不致密，且证明周期-光度关系与星等-颜色关系可用于对未测 parallax 的天体进行近似距离和内在参数估算，支持其起源于低质量恒星（<2 M☉）。

ABSTRACT

AGB phases mark the end of the evolution for Low- and Intermediate-Mass Stars. Our understanding of the mechanisms through which they eject the envelope and our assessment of their contribution to the chemical evolution of Galaxies are hampered by poor knowledge of their Luminosities and mass loss rates,both for C-rich and for O-rich sources.We plan to establish criteria permitting a more quantitative determination of luminosities for the various types of AGB stars on the basis of IR fluxes.In this paper we concentrate on O-rich and s-element-rich MS, S stars and include a small sample of SC stars.We reanalyze the absolute bolometric magnitudes and colors of MS, S, SC stars on the basis of a sample of intrinsic and extrinsic long period variables.We derive bolometric corrections as a function of near- and mid-IR colors,adopting as references a group of stars for which the SED could be reconstructed in detail over a large wavelength range.We determine the absolute HR diagrams and compare luminosities and colors of S-type giants with those of C-rich AGB stars. Luminosity estimates are also verified on the basis of existing Period-Luminosity relations valid for O-rich Miras.S star bolometric luminosities are almost indistinguishable from those of C-rich AGB stars.Their circumstellar envelopes are thinner and less opaque.Despite this last property the IR wavelengths remain dominant, with the bluest stars having their maximum emission in the H or K bands.Based on Period-Luminosity relations for O-rich Miras and on Magnitude-color relations for the same variables we show how approximate distances for sources of so far unknown parallax can be inferred. We argue that most of the sources have a rather small mass(&lt;2Msun);dredge-up might then be not effective enough to let the C/O ratio exceed unity.

研究动机与目标

• 利用红外流量改进对氧富集和s元素富集的渐近支巨星的光度和质量损失率的定量测定。
• 解决目前对渐近支巨星的光度和质量损失率估计不可靠的问题，该问题阻碍了对其在星际质量返还和星系化学演化中作用的理解。
• 利用已知参数的参考恒星的详细光谱能量分布校准总辐射修正量。
• 将S型巨星的光度和颜色与先前为富含碳的渐近支巨星所推导的值进行比较。
• 开发无需视 parallax 测量的渐近支巨星距离估算方法，利用周期-光度关系和星等-颜色关系。

提出的方法

• 对内在和外在的长周期变星（包括MS、S和SC星）的绝对总光度和颜色进行再分析。
• 利用一组光谱能量分布参数约束良好的参考恒星，推导出近红外和中红外颜色的总辐射修正量函数。
• 基于推导出的光度和温度构建绝对赫罗图（HR图）。
• 将S型星的光度和颜色与先前研究中富含碳的渐近支巨星的值进行比较。
• 利用已建立的氧富集Mira型变星的周期-光度关系验证光度估计的准确性。
• 将星等-颜色关系应用于氧富集Mira型变星，以推断无 parallax 数据的源的近似距离和内在参数。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否利用红外颜色准确推导S型渐近支巨星的总辐射光度？
• RQ2 S型星的光度和包层特性与富含碳的渐近支巨星相比如何？
• RQ3 氧富集Mira型变星的周期-光度关系和星等-颜色关系在多大程度上可用于估算无 parallax 测量的渐近支巨星的距离和内在参数？
• RQ4 S型渐近支巨星的典型质量范围是多少？其与第三 dredge-up 效率及C/O比演化之间的关系如何？
• RQ5 S型星在H和K波段的红外颜色与富含碳的恒星相比如何？

主要发现

• S型星表现出的总辐射光度几乎与富含碳的渐近支巨星无法区分。
• 尽管包层更薄、更不致密，S型星在红外波段仍表现出主导发射，最蓝的S型星其峰值位于H或K(short)波段。
• S型星与富含碳恒星在近红外到中红外颜色上的差异较小，表明尘埃消光程度较低。
• 氧富集Mira型变星的周期-光度关系和星等-颜色关系可用于对无已知 parallax 的渐近支巨星进行近似距离估算。
• 大多数S型渐近支巨星的推算质量低于2 M☉，表明第三 dredge-up 可能不足以使C/O比提升至1以上。
• 推导出的光度和颜色与S型渐近支巨星起源于低质量恒星的假设一致，支持其与低质量和中等质量恒星演化路径的关联。