[论文解读] Mixing in magnetic OB stars

T. Morel|arXiv (Cornell University)|Oct 20, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用 3

一句话总结

本研究利用非局部热动平衡（NLTE）光谱分析方法，调查磁性OB星的CNO表面丰度，以评估磁场是否驱动增强的混合。尽管在两颗主序星（NGC 2244 #201 和 HD 57682）中检测到强磁场，但未发现氮过剩或核心处理物质的迹象，这挑战了‘磁场单独导致氮富集表面异常’的假设。结果表明，控制大质量星混合效率的其他尚不明确的参数仍起关键作用。

ABSTRACT

Recent observations have revealed the existence of a population of slowly-rotating, nitrogen-rich B dwarfs that are not predicted by evolutionary models including rotational mixing. However, as theoretical arguments suggest that magnetic processes may significantly increase the efficiency of the transport of the chemical elements, it is of importance to assess the extent of mixing in some known magnetic OB stars. We review our knowledge of the CNO abundance properties of these objects and present the first results of an NLTE abundance study of massive stars identified as being magnetic by the MiMeS collaboration. Although a nitrogen excess is often associated with the presence of a magnetic field, there is no evidence for a strict one-to-one correspondence between these two phenomena. This therefore suggests that other (still elusive) parameters may control the amount of mixing experienced by main-sequence OB stars.

研究动机与目标

• 评估理论模型预测的OB星磁场是否增强内部混合。
• 解决观测到的氮富集、慢速旋转B星与当前旋转混合模型之间的矛盾。
• 调查磁性场存在与否与主序OB星表面氮富集之间是否存在直接关联。
• 确定磁场是否足以单独解释大质量星中观测到的CNO丰度异常。
• 评估除自转和磁场外的其他物理参数在驱动大质量星化学混合中的作用。

提出的方法

• 使用北欧光学望远镜获取四颗O9–B2 IV–V型星的高分辨率（R ~ 46,000）FIES光谱。
• 采用Kurucz大气模型及DETAIL/SURFACE谱线形成代码进行NLTE丰度分析。
• 通过He、N、Ne和Si物种的电离平衡以及巴尔默线翼，确定大气参数（T_eff, log g, 微湍流）。
• 使用经典积分曲线法从观测光谱线中推导元素丰度。
• 将结果与先前研究及在相同条件下分析的磁性氮富集星τ Sco进行比较。
• 通过多个合作团队提供的独立谱偏振数据评估磁场检测的可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 主序OB星中，磁场存在与否与表面氮富集之间是否存在直接相关性？
• RQ2 具有强磁场的磁性OB星是否表现出可测量的CNO丰度异常，表明存在内部混合？
• RQ3 磁性星与具有相似演化状态和自转速度的非磁性星相比，其CNO表面丰度有何差异？
• RQ4 除磁场和自转外，其他物理参数在决定大质量星化学混合程度方面起何种作用？
• RQ5 NLTE效应和模型假设在解释磁性OB星中丰度异常时的影响程度如何？

主要发现

• NGC 2244 #201 是一颗慢速旋转的磁性恒星，纵向磁场约为500 G，未显示CNO处理物质的证据，[N/C] = –0.54 ± 0.14，[N/O] = –0.95 ± 0.21，与太阳值一致。
• HD 57682 是一颗O9 IV型磁性恒星，极向磁场约为1700 G，其CNO比值也未显著偏离太阳值，[N/C] = –0.68 ± 0.30，[N/O] = –0.79 ± 0.19。
• 尽管质量与演化阶段相似，磁性恒星τ Sco却表现出强烈的氮过剩（[N/C] ≈ –0.14），与未富集的NGC 2244 #201和HD 57682形成鲜明对比。
• 在两颗具有可靠磁场检测的磁性恒星中均未发现氮过剩，挑战了‘磁场单独驱动大质量星显著混合’的假设。
• 结果表明，磁场可能并非表面丰度异常的唯一或主导驱动力，暗示其他尚不明确的参数存在影响。
• 本研究证实，磁场与混合之间的关系是统计性的而非决定性的，因为并非所有磁性恒星都表现出氮富集。