鋇星的元素豐度分析.pdf

1、鋇星是一類特殊的紅巨星，最初是由Bidelman和Keenan在1951年觀測(cè)得到[09]，其光譜型為G2-K4，光譜中有非常強(qiáng)的BaⅡ4554 A線，另外還有SrⅡ線、CH線、CN線，以及C2線(Burbidge et al.1957[15])。在隨后的觀測(cè)中，人們發(fā)現(xiàn)鋇星的光譜特征還表現(xiàn)為其他重元素的增豐，比如：Y、Zr、La、Ce、Pr、Nd、Sm等。
　　 在之后對(duì)鋇星的研究中，人們已經(jīng)得到了很多鋇星的演化歷史和物理屬性

2、，但是還有很多問題沒有解決，例如造成鋇星重元素超豐的具體過程是什么，主要受哪些因素的影響，鋇星的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征等等。以此為切入點(diǎn)，我們開展了對(duì)鋇星的研究工作。
　　 Lu(1991)[60]搜集整理并列表給出了一個(gè)389顆鋇星的樣本表。并采用Warner et al.(1965)[74]的方法依據(jù)BaⅡ4554 A譜線的強(qiáng)度，給出了每顆樣本星的鋇強(qiáng)度。具體值從1到5表明Ba強(qiáng)度逐漸增大，并定義Ba≥2的樣本為強(qiáng)鋇星，Ba<2的樣本為

3、弱鋇星。
　　 另一方面，McClure(1980)[56]發(fā)現(xiàn)絕大部分鋇星(甚至可能是全部)都顯示視向速度的變化，表明它們有伴星的存在。之后的一些工作測(cè)得了大樣本鋇星的雙星軌道參數(shù)(Carquillat et al.1998[20]，Udry et al.1998a[72]，1998b[73]，Jorissen et al.1998[40])。
　　 雖然有了這些前期工作，但由于觀測(cè)限制，對(duì)于鋇星重元素的直接觀測(cè)分析還

4、較少，而重元素豐度的分析是研究鋇星重元素超豐起源的重要而直接的方法。因而我們建立的研究課題是觀測(cè)獲得大樣本鋇星的高分辨率高信噪比光譜，進(jìn)而獲得其重元素豐度。如果可能，并將詳細(xì)比較分析強(qiáng)、弱鋇星的特征，并探討其原因。
　　 我們利用中國科學(xué)院國家天文臺(tái)興隆觀測(cè)站的2.16米天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了光譜觀測(cè)，并獲得了57顆鋇星的高分辨率、高信噪比光柵光譜。國家天文臺(tái)梁艷春研究員和劉國卿博士已經(jīng)分別處理和分析了其中的4顆和8顆樣本(Liang

5、 et al.2003[47]，Liu et al.[49])。本文共處理和分析了其余的45顆樣本星。在處理光譜方面，我們用標(biāo)準(zhǔn)的MIDAS軟件包得到一維光譜并測(cè)量得到每顆目標(biāo)源的視向速度和元素的等值寬度，然后用前人提出的經(jīng)驗(yàn)方法迭代計(jì)算并得到可靠的大氣參數(shù)(有效溫度(Teff)、表面重力(log g)、金屬豐度[Fe/H]和微觀湍流速度(ξt))，然后將大氣參數(shù)及譜線的等值寬度輸入所采用的大氣模型中，從而得出了17種元素的豐度。

6、>　　 我們發(fā)現(xiàn)45顆樣本星里，除了HD26是暈星，其它44顆都是盤星。它們的O，Na，Mg，Al，Si，Ca，Sc，Ti，V，Cr，Mn，Ni等α、Na、Al及鐵族元素的豐度與太陽值類似，Y、Zr、Ba、La、Eu等中子俘獲元素表現(xiàn)出明顯增豐。例如[Ba/Fe]，[La/Fe]，[Eu/Fe]的中值分別是0.53，0.43，0.39。強(qiáng)鋇星的Y、Zr元素表現(xiàn)出第一個(gè)峰值，Ba、La、Eu等元素表現(xiàn)出第二個(gè)峰值，且比第一個(gè)峰值更高。而

7、弱鋇星的Y、Zr元素看不出明顯增豐，甚至比太陽值還要低，Ba、La、Eu等元素依然能看出明顯的增豐。不過，應(yīng)該提到的是我們采用的是YⅠ、ZrⅠ線來計(jì)算得到Y(jié)、Zr元素的豐度。有研究表明，如果采用YⅡ、ZrⅡ線的話，豐度值會(huì)略有提高(0.1-0.3dex)。
　　 然后，我們將樣本擴(kuò)大，增加了Liang et al.(2003)[47]，Allen&Barbuy(2006a)[01]，Smiljanie et al.(2007)[

8、68]，Liu et al.(2009)[49]，Zacs(1994)[78]工作的共69顆樣本星。這樣我們采用擴(kuò)大后的樣本(114顆樣本星)來進(jìn)一步分析鋇星的特征，特別是比較了強(qiáng)、弱鋇星的豐度特征，探討了可能影響其差別的主要參數(shù)，包括金屬豐度，雙星軌道周期及中子輻照量。
　　 我們基于高質(zhì)量光譜觀測(cè)獲得的樣本星的[Ba/Fe]值對(duì)鋇星進(jìn)行了重新分類，我們把[Ba/Fe]≥0.69的鋇星劃分為強(qiáng)鋇星，把[Ba/Fe]<0.69的

9、鋇星劃分為弱鋇星。
　　 因?yàn)橹暗墓ぷ髦薪^大部分是強(qiáng)鋇星，而我們的45顆樣本星里很多是弱鋇星，這使得我們能夠?qū)?qiáng)、弱鋇星的比較更加細(xì)致深入。我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于強(qiáng)鋇星，隨著金屬豐度的增大，鋇元素豐度降低，對(duì)于弱鋇星沒有明顯趨勢(shì)。這可能意味著Ba超豐較強(qiáng)的那些星相比Ba超豐較弱的那些星屬于更老一些的盤族星。不過在較重(hs：Ba和La)與較輕(ls：Y和Zr)元素豐度比率[hs/ls]與[Fe/H]的關(guān)系中，卻沒有看到強(qiáng)、弱鋇星的明顯差

10、別。
　　 我們計(jì)算得到樣本星的空間速度U、V、W，證明這45顆樣本星里除了HD26是暈星，其它的都是盤星。強(qiáng)、弱鋇星的空間速度U、V、W沒有明顯區(qū)別。
　　 通過利用星風(fēng)吸積模型擬合(Liang et al.2000[46]，Zhang et al.1999[79])，我們發(fā)現(xiàn)星風(fēng)吸積模型能更好的解釋鋇星的重元素超豐：鋇星的重元素超豐是由于吸積了其伴星所拋射的重元素物質(zhì)造成的，而這顆伴星當(dāng)時(shí)是一顆AGB星，現(xiàn)在已經(jīng)演化