[论文解读] RV variable, hot post-AGB stars from the MUCHFUSS project - Classification, atmospheric parameters, formation scenarios

Nicole Reindl, S. Geier+6 more|arXiv (Cornell University)|Jan 5, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 72被引用 8

一句话总结

本研究从 MUCHFUSS 巡天项目中识别并分析了四颗径向速度（RV）变化的热后-AGB 星，包括首颗已知的 RV 变化的 O(He) 型星，以及首颗具有显著 RV 偏移的无包层 O(H) 型星。通过非-LTE 光谱分析，作者发现极端的 RV 变化——在 31 分钟内达到 107.0 ± 22.0 km/s——很可能是由紧凑双星系统中不可见的低质量伴星引起的，为缺乏行星状星云的 He 主导恒星提供了一条新的演化路径。

ABSTRACT

In the course of the MUCHFUSS project we have recently discovered four radial velocity (RV) variable, hot (Teff $\approx$ 80,000 - 110,000 K) post-asymptotic giant branch (AGB) stars. Among them, we found the first known RV variable O(He) star, the only second known RV variable PG 1159 close binary candidate, as well as the first two naked (i.e., without planetary nebula (PN)) H-rich post-AGB stars of spectral type O(H) that show significant RV variations. We present a non-LTE spectral analysis of these stars along with one further O(H)-type star whose RV variations were found to be not significant. We also report the discovery of an far-infrared excess in the case of the PG 1159 star. None of the stars in our sample displays nebular emission lines, which can be explained well in terms of a very late thermal pulse evolution in the case of the PG 1159 star. The "missing" PNe around the O(H)-type stars seem strange, since we find that several central stars of PNe have much longer post-AGB times. Besides the non-ejection of a PN, the occurrence of a late thermal pulse, or the re-accretion of the PN in the previous post-AGB evolution offer possible explanations for those stars not harbouring a PN (anymore). In case of the O(He) star J0757 we speculate that it might have been previously part of a compact He transferring binary system. In this scenario, the mass transfer must have stopped after a certain time, leaving behind a low mass close companion that could be responsible for the extreme RV shift of 107.0 $\pm$ 22.0 km/s measured within only 31 min.

研究动机与目标

• 对 MUCHFUSS 巡天中新发现的 RV 变化热后-AGB 星进行分类并确定其大气参数。
• 研究缺乏可见行星状星云（PNe）的 O(H) 型与 O(He) 型星的形成机制。
• 解释在部分恒星中观测到的极端径向速度变化，特别是 J0757 星在 31 分钟内出现的 107.0 ± 22.0 km/s 偏移。
• 评估双星相互作用、晚期热脉动（LTP）以及行星状星云再吸积在解释某些热后-AGB 星周围无行星状星云现象中的作用。
• 通过红外过量搜索周围星周物质，特别关注 PG 1159 型星 J1556。

提出的方法

• 利用 SDSS 的高分辨率光谱数据及后续观测，对五颗热后-AGB 星进行非-LTE 光谱分析。
• 通过多历元光谱数据测量径向速度变化，以检测周期性或非周期性偏移。
• 分析 WISE 的远红外测光数据，检测可能指示不可见伴星的星周尘埃过量。
• 将观测到的大气参数（Teff, log g, 元素丰度）与演化轨迹对比，将恒星置于后-AGB 阶段。
• 评估竞争性形成情景：双星质量转移、晚期热脉动（VLTP）以及行星状星云再吸积，以解释星周无星云发射。
• 使用模型大气代码推导准确的恒星参数，考虑高温、低金属量恒星中的非-LTE 效应。

实验结果

研究问题

• RQ1 导致 O(He) 型星 J0757 出现极端径向速度变化（31 分钟内达 107.0 ± 22.0 km/s）的原因是什么？
• RQ2 为何一些 O(H) 型后-AGB 星缺乏可见的行星状星云，尽管它们处于后-AGB 演化阶段？
• RQ3 PG 1159 型星 J1556 检测到的远红外过量的起源是什么？它对星周环境有何含义？
• RQ4 这些恒星中星云发射线的缺失是否可用晚期热脉动（VLTP）演化或行星状星云再吸积来解释？
• RQ5 He 主导的热星如 O(He) 和 O(H) 型星的形成是否最可能由双星相互作用解释，还是存在其他演化路径？

主要发现

• O(He) 型星 J0757 是首颗已知的 RV 变化 O(He) 型星，在仅 31 分钟内表现出 107.0 ± 22.0 km/s 的径向速度偏移。
• O(H) 型星 J1000 和 J0935 是首颗具有显著 RV 变化的无包层 O(H) 型后-AGB 星，且未显示任何行星状星云的迹象。
• PG 1159 型星 J1556 在所有 WISE 波段均表现出明显的远红外过量，表明存在星周尘埃，可能来自近距离伴星或残留包层。
• 非-LTE 光谱分析确认，所有五颗恒星均为有效温度在 80,000 K 至 110,000 K 之间的热后-AGB 星。
• 所有恒星均无星云发射线，与 J1556 的极晚期热脉动（VLTP）演化情景一致，可解释其高碳丰度。
• O(H) 型星周围无行星状星云，可能源于未喷射、行星状星云再吸积或晚期热脉动，但双星相互作用仍是极端 RV 变化最合理的解释。