[论文解读] Luminous carbon stars in the Magellanic Clouds

J. Th. van Loon, A. A. Zijlstra+1 more|ArXiv.org|Feb 19, 1999

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 4

一句话总结

本研究对大、小麦哲伦云中的遮蔽型渐近巨星支（AGB）星进行了地面3 μm光谱观测，通过3.1 μm处HCN和C2H2的吸收特征识别出碳星。研究提供了直接证据，表明明亮的碳星可达到Mbol = −7 mag的亮度，证明热底燃烧（HBB）并不会阻止大质量AGB星成为富碳星，同时将大麦哲伦云的距离模数上限定为18.8 mag。

ABSTRACT

We present ground-based 3 micron spectra of obscured Asymptotic Giant Branch (AGB) stars in the Magellanic Clouds (MCs). We identify the carbon stars on the basis of the 3.1 micron absorption by HCN and C2H2 molecules. We show evidence for the existence of carbon stars up to the highest AGB luminosities (Mbol=-7 mag, for a distance modulus to the LMC of 18.7 mag). This proves that Hot Bottom Burning (HBB) cannot, in itself, prevent massive AGB stars from becoming carbon star before leaving the AGB. It also sets an upper limit to the distance modulus of the Large Magellanic Cloud of 18.8 mag. The equivalent width of the absorption band decreases with redder (K-L) colour when the dust continuum emission becomes stronger than the photospheric emission. Carbon stars with similar (K-L) appear to have equally strong 3 micron absorption in the MCs and the Milky Way. We discuss the implications for the carbon and nitrogen enrichment of the stellar photosphere of carbon stars.

研究动机与目标

• 利用中红外光谱在小麦哲伦云中识别碳星。
• 研究热底燃烧（HBB）是否阻止大质量AGB星成为碳星。
• 确定小麦哲伦云中碳星的最大光度。
• 利用观测到的碳星光度函数约束大麦哲伦云的距离模数。
• 将小麦哲伦云碳星与银河系碳星在3.1 μm处的吸收深度进行比较。

提出的方法

• 获取了小麦哲伦云中遮蔽型AGB星的地面3 μm光谱。
• 通过HCN和C2H2分子在3.1 μm处的深吸收特征识别碳星。
• 测量了3.1 μm吸收带的等效宽度随(K−L)色指数的变化，以评估尘埃消光的影响。
• 利用碳星的光度函数推断大麦哲伦云距离模数的上限。
• 将小麦哲伦云碳星与银河系碳星在相似(K−L)色指数下的3.1 μm吸收深度进行比较。
• 结合光度和光谱数据，评估尘埃连续谱与恒星大气辐射的相对贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 小麦哲伦云中的明亮AGB星是否即使在热底燃烧条件下仍能成为碳星？
• RQ2 大麦哲伦云中碳星的最大绝对星等是多少？
• RQ3 小麦哲伦云中碳星的3.1 μm吸收深度如何随尘埃消光变化？
• RQ4 观测到的碳星光度函数能否约束大麦哲伦云的距离模数？
• RQ5 在相似(K−L)色指数下，小麦哲伦云碳星的3.1 μm吸收特征与银河系碳星相比强度是否相当？

主要发现

• 在小麦哲伦云中探测到绝对星等亮至Mbol = −7 mag的碳星，表明即使在高光度下，大质量AGB星仍可成为富碳星。
• 此类明亮碳星的存在表明，仅靠热底燃烧无法阻止大质量AGB星形成碳星。
• 观测到的光度上限为大麦哲伦云的距离模数设定了保守的18.8 mag上限。
• 随着(K−L)色指数变红，3.1 μm吸收特征的等效宽度减小，与尘埃连续谱对光球辐射信号的稀释效应一致。
• 在相同(K−L)色指数下，小麦哲伦云碳星与银河系碳星的3.1 μm吸收深度相近，表明其大气性质相似。
• 结果表明，在考虑尘埃遮蔽和光度演化时，必须将AGB星大气中碳氮元素的富集一并考虑。