[论文解读] Insights into the formation of barium and Tc-poor S stars from an extended sample of orbital elements

A. Jorissen, S. Van Eck+2 more|ArXiv.org|Jan 28, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 8被引用 9

一句话总结

本研究基于十年期CORAVEL巡天获得的径向速度数据，对来自扩展样本的钡星和Tc-缺乏S星的轨道元素进行了分析，揭示了这两类恒星在作为彼此的较冷类比方面密切相关。关键发现是，双星系统中的质量转移——特别是与白矮星伴星的相互作用——驱动了其化学异常性，而温和与强钡星之间的主要差异在于银河系族群，而非轨道分离度。

ABSTRACT

The set of orbital elements available for chemically-peculiar red giant (PRG) stars has been considerably enlarged thanks to a decade-long CORAVEL radial-velocity monitoring of about 70 barium stars and 50 S stars. This paper presents a detailed analysis of the complete set of orbital parameters available for PRG stars; the individual data are given in three companion papers. The main results are as follows: (i) The similarity between the orbital parameters of Tc-poor S stars and barium stars confirms that Tc-poor S stars are the cooler analogs of barium stars; (ii) The eccentricity -- period diagram of PRG stars clearly bears the signature of dissipative processes associated with mass transfer; (iii) The mass function distribution is compatible with the unseen companion being a white dwarf (WD); (iv) Assuming that the WD companion has a mass in the range 0.60+-0.04 Msun, the masses of mild and strong barium stars amount to 1.9+-0.2 and 1.5+-0.2 Msun, respectively; (v) Mild barium stars are not restricted to long-period systems; the difference between mild and strong barium stars is mainly one of galactic population rather than of orbital separation, in agreement with their respective kinematical properties; (vi) Binarity is probably not a sufficient condition to produce a PRG star, and a metallicity lower than solar seems to be required as well.

研究动机与目标

• 通过详细的轨道元素分析，探究钡星与Tc-缺乏S星的形成机制。
• 确定双星性及特定轨道特征是否足以解释这些恒星中观测到的化学异常性。
• 探讨质量转移在塑造红巨星的运动学与化学特性中的作用。
• 评估质量函数分布并推断这些双星系统中不可见伴星的性质。
• 厘清温和与强钡星在轨道参数与银河系族群方面的区别。

提出的方法

• 利用CORAVEL光谱仪在十年监测期内对约70颗钡星和约50颗S星进行的径向速度测量。
• 汇编并分析了从观测径向速度曲线获得的化学异常红巨星（PRG）恒星的完整轨道元素集。
• 构建并解读偏心率-周期图，以识别耗散性质量转移过程的特征。
• 评估质量函数分布以约束不可见伴星的质量，结果倾向于白矮星（WD）伴星。
• 在假设白矮星质量为0.60±0.04 Msun的条件下，应用质量函数分析以估算钡星的质量。
• 比较温和与强钡星的运动学与轨道特性，以评估其在银河系族群与轨道分离度上的差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 Tc-缺乏S星是否如其轨道与化学相似性所暗示的那样，是钡星的较冷演化类比？
• RQ2 钡星与Tc-缺乏S星的轨道参数揭示了质量转移在其形成过程中的何种作用？
• RQ3 基于质量函数分布，这些双星系统中不可见伴星是否与白矮星一致？
• RQ4 温和与强钡星之间的主要差异是轨道分离度还是其银河系运动学特性？
• RQ5 双星性本身是否足以产生钡星或S星，还是也需较低金属丰度？

主要发现

• Tc-缺乏S星的轨道参数在统计上与钡星无法区分，证实了其作为后者较冷类比的身份。
• PRG恒星的偏心率-周期图显示出耗散性质量转移的清晰特征，表明过去或正在进行的质量交换。
• 质量函数分布与不可见伴星为白矮星一致，其质量为0.60±0.04 Msun。
• 在假设白矮星伴星质量为0.60±0.04 Msun的条件下，温和钡星的质量为1.9±0.2 Msun，强钡星的质量为1.5±0.2 Msun。
• 温和钡星并非局限于长周期系统；其与强钡星的区别主要源于银河系族群差异，而非轨道分离度。
• 双星性本身不足以产生PRG恒星；还需金属丰度低于太阳值，才能解释观测到的化学异常性。