[论文解读] Stellar laboratories. V. The Xe VI ultraviolet spectrum and the xenon abundance in the hot DO-type white dwarf RE0503-289

T. Rauch, D. Hoyer+3 more|arXiv (Cornell University)|Apr 8, 2015

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 11被引用 12

一句话总结

本研究基于实验室测量结果重新计算了Xe VI的振子强度，使先前未被识别的三道Xe VI紫外谱线在炽热的DO型白矮星RE 0503−289中得以准确识别。利用非局部热动平衡（NLTE）模型大气，作者确认了光球层氙的丰度为log Xe = −4.2 ± 0.6（质量比），表明改进的原子数据对于炽热恒星精确丰度分析至关重要。

ABSTRACT

For the spectral analysis of spectra of hot stars with a high resolution and high signal-to-noise ratio (S/N), advanced non-local thermodynamic equilibrium (NLTE) model atmospheres are mandatory. These are strongly dependent on the reliability of the atomic data that are used for their calculation. Reliable Xe VI oscillator strengths are used to identify Xe lines in the ultraviolet spectrum of the DO-type white dwarf RE0503-289 and to determine its photospheric Xe abundance. We publish newly calculated oscillator strengths that are based on a recently measured Xe VI laboratory line spectrum. These strengths were used to consider their radiative and collisional bound-bound transitions in detail in our NLTE stellar-atmosphere models to analyze Xe VI lines exhibited in high-resolution and high S/N UV observations of RE0503-289. We identify three hitherto unknown Xe VI lines in the ultraviolet spectrum of RE0503-289 and confirm the previously measured photospheric Xe abundance of this white dwarf (log Xe = -4.2 +/- 0.6). Reliable measurements and calculations of atomic data are prerequisite for stellar-atmosphere modeling. Observed Xe VI line profiles in the ultraviolet spectrum of the white dwarf RE0503-289 were well reproduced with the newly calculated Xe VI oscillator strengths.

研究动机与目标

• 改进Xe VI的原子数据可靠性，以确保炽热恒星光谱分析的准确性。
• 在DO型白矮星RE 0503−289的紫外光谱中识别出此前未归属的Xe VI谱线。
• 利用更新的振子强度数据，在NLTE模型大气中确认RE 0503−289的光球层氙丰度。
• 评估改进的原子数据对合成谱线轮廓拟合与丰度测定的影响。
• 强调完整且高质量的原子数据对于降低恒星丰度分析不确定性的重要性。

提出的方法

• 利用新测量的Xe VI实验室光谱，计算了243条谱线的改进振子强度（log gf），其中包括146条此前未分类的跃迁。
• 通过图宾根非局部热动平衡模型大气包（TMAP）应用非局部热动平衡（NLTE）模型大气，并整合了更新的Xe VI原子数据。
• 使用图宾根模型原子数据库（TMAD）构建模型原子，包含辐射和碰撞引起的束缚-束缚跃迁。
• 将合成光谱与FUSE和HST/STIS获取的高分辨率、高信噪比观测数据进行比较，以识别谱线并推导丰度。
• 对新振子强度（Gallardo et al. 2015）与先前数据（Biémont et al. 2005；Reyna Almandos et al. 2001）进行全面比较，以验证一致性。
• 评估模型大气中氙的电离分数，以确定线形成区域中占主导地位的电离态。

实验结果

研究问题

• RQ1 新计算的Xe VI振子强度是否能提升对RE 0503−289紫外光谱中谱线识别的准确性？
• RQ2 更新的振子强度在多大程度上提升了合成谱线轮廓与观测数据的一致性？
• RQ3 基于最新原子数据，炽热DO型白矮星RE 0503−289的光球层氙丰度是多少？
• RQ4 RE 0503−289大气中氙的电离平衡如何影响Xe VI与Xe VII谱线的可探测性？
• RQ5 不完整或不可靠的原子数据对炽热恒星丰度测定准确性有何影响？

主要发现

• 利用新计算的振子强度，成功在RE 0503−289的紫外光谱中识别出三道此前未知的Xe VI谱线。
• 使用更新振子强度计算的合成Xe VI谱线轮廓在九组比较中的两组中与观测数据表现出显著改善的一致性。
• 确认了RE 0503−289的光球层氙丰度为log Xe = −4.2 ± 0.6（质量比），与Werner et al. (2012b) 的先前结果一致。
• Xe VI电离态在谱线形成区域（−4 ≤ log m ≤ 0.5）占主导地位，表明Xe VII是下一个最相关的电离态。
• 本研究证实，可靠的原子数据对于炽热恒星中精确的NLTE建模与丰度分析至关重要。
• Xe VII缺乏可靠的振子强度是导致丰度测定存在宽泛不确定性的主要原因，凸显了进一步改进原子数据的必要性。