[论文解读] Ultraviolet observations of Sirius A and Sirius B with HST-GHRS; An interstellar cloud with a possible low deuterium abundance

G. Hébrard, Christoforos Mallouris+5 more|arXiv (Cornell University)|Sep 3, 1999

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 5

一句话总结

本研究利用哈勃空间望远镜的戈达德高分辨率光谱仪（HST-GHRS）对天狼星A和B进行紫外观测，以测量星际介质中氘的丰度，识别出两个星际云：本地星际云（LIC）和第二个云。尽管在第二个云中未检测到显著的氘线，但通过复合的莱曼-α轮廓得出D/H < 1.6 × 10⁻⁵，表明可能存在较低的星际氘丰度，与先前的测量结果勉强一致。

ABSTRACT

We present new observations of the binary Sirius A / Sirius B performed with HST-GHRS. Two interstellar clouds are detected on this sightline, one of them being identified as the Local Interstellar Cloud (LIC). The interstellar structure of this sightline is constrained by high spectral resolution data of the species OI, NI, SiII, CII, FeII and MgII. Lyman alpha interstellar lines are also observed toward the two stars. But whereas the deuterium Lyman alpha line is well detected in the LIC with an abundance in agreement with that obtained by Linsky et al. (1993 &amp; 1995), no significant DI line is detected in the other cloud. However, the Lyman alpha lines toward Sirius A and Sirius B are not trivial. An excess of absorption is seen in the blue wing of the Sirius A Lyman alpha line and interpreted as the wind from Sirius A. In its white dwarf companion, an excess in absorption is seen in the red wing and interpreted as the core of the Sirius B photospheric Lyman alpha line. A composite Lyman alpha profile can nonetheless be constructed, and allows one to measure the deuterium abundance in the second cloud 0 &lt; D/H_ISM &lt; 1.6 10^-5, which is marginally in agreement with the Linsky et al. (1993 &amp; 1995) value. This sightline appears consequently as a good candidate for a low D/H_ISM.

研究动机与目标

• 利用对天狼星A和B的高分辨率紫外光谱，测量星际介质中氘氢比（D/H）。
• 区分恒星风和光球层特征对莱曼-α轮廓中星际吸收的贡献。
• 识别并表征视线方向上的星际云，特别是本地星际云（LIC）和第二个云。
• 评估该视线是否提供支持低D/H值的证据，与原初核合成的宇宙学模型一致。

提出的方法

• 利用哈勃空间望远镜的戈达德高分辨率光谱仪（HST-GHRS）对天狼星A和天狼星B进行高分辨率紫外光谱观测。
• 分析OI、NI、SiII、CII、FeII和MgII的星际吸收线，以约束星际介质结构和云的动力学特性。
• 将天狼星A和B的莱曼-α轮廓分解为星际吸收、恒星风和光球辐射的贡献。
• 通过结合两颗恒星的数据构建复合莱曼-α轮廓，以提高信噪比并增强D/H测量的灵敏度。
• 利用考虑了谱线混合和光学深度效应的模型，从第二个云中莱曼-α线的深度和形状推导出氘丰度。
• 通过氘线强度的上限值约束D/H比值，得出95%置信度的上限。

实验结果

研究问题

• RQ1 在天狼星视线方向的星际介质中，特别是第二个检测到的云中，氘氢比（D/H）是多少？
• RQ2 恒星风和光球辐射分别如何影响天狼星A和B的莱曼-α轮廓？
• RQ3 能否可靠地从两颗恒星的观测数据中构建复合莱曼-α轮廓，以提高D/H测量的精度？
• RQ4 第二个云中的D/H值是否与早期观测（如Linsky等人，1993, 1995年）得出的典型值一致？
• RQ5 该视线是否代表一个可能的低星际氘丰度候选样本，如未检测到显著的DI线所暗示的那样？

主要发现

• 在天狼星视线方向检测到两个星际云：本地星际云（LIC）和第二个云。
• 在LIC中清晰检测到氘的莱曼-α线，其D/H值与Linsky等人（1993, 1995年）的先前测量结果一致。
• 在第二个云中未检测到显著的氘线，因此在95%置信度下得出D/H < 1.6 × 10⁻⁵的上限。
• 天狼星A的莱曼-α轮廓显示出蓝移侧的过量，解释为恒星风吸收。
• 天狼星B的莱曼-α轮廓显示出红移侧的过量，解释为光球层莱曼-α线的轮廓核心。
• 复合莱曼-α轮廓使对第二个云中D/H的稳健上限得以确定，表明可能存在较低的氘丰度。