УДК 524.31.02-36-355.3
ЭВОЛЮЦИОННЫЙ СТАТУС СПЕКТРАЛЬНО-ПЕРЕМЕННОЙ ЗВЕЗДЫ BD +48°1220 = IRAS 05040+4820
© 2007 г. В. Г. Клочкова, Е. Л. Ченцов, Н. С. Таволжанская, В. Е. Панчук
Специальная астрофизическая обсерватория, п. Н. Архыз, Россия Поступила в редакцию 12.10.2006 г.; после доработки 27.12.2006 г.
На основании наблюдений с высоким спектральным разрешением (R = 60 000 и 75 000) изучена переменность оптического спектра звезды BD +48° 1220, отождествляемой с ИК-источником IRAS 05040+4820. В области длин волн от 4500 A до 6760 A измерены эквивалентные ширины многочисленных абсорбций нейтральных атомов и ионов и соответствующие лучевые скорости. Методом моделей атмосфер определены эффективная температура Teff = 7900 K, ускорение силы тяжести lg g = 0.0, микротурбулентная скорость = 6.0 и содержания 16 химических элементов. Металличность звезды мало отличается от солнечной: [Fe/H] = —0.10 dex. Основной особенностью химического состава звезды является большой избыток гелия, полученный по абсорбции HeI А 5876 A, [He/H] = +1.04 и столь же значительный избыток кислорода [O/Fe] = +0.72 dex. Избыток углерода мал — [C/Fe] = +0.09 dex, и отношение [C/O] < 1. Получено измененное соотношение содержаний легких металлов: [Na/Fe] = +0.87 dex при [Mg/Fe] = —0.31 dex. Содержание бария значительно понижено: [Ba/Fe] = —0.84 dex. Сделан вывод о вероятной эффективности механизма селективной сепарации химических элементов на пылинки оболочки. Лучевая скорость звезды по фотосферным абсорбциям изменялась за 3 года наблюдений в пределах Vq = —(7 + 15) км/с. Выявлены переменные во времени дифференциальные сдвиги линий. Совокупность имеющихся данных (светимость Mv « « —5m, скорость Vlsr « —20 км/с, металличность [Fe/H] = —0.10, особенности оптического спектра и химического состава) подтверждают для BD +48° 1220 статус postAGB-звезды с избытком He и O, принадлежащей диску Галактики.
PACS: 97.20.Li, 97.10.Tk, 95.85.Kr
1. ВВЕДЕНИЕ
На 6-м телескопе БТА выполняется программа спектроскопии звезд высокой светимости с большим избытком ИК-излучения. Большинство этих объектов являются звездами промежуточной массы на асимптотической ветви гигантов (AGB) и в стадии postAGB, которая является переходной к стадии планетарной туманности (поэтому их принято называть протопланетарными туманностями, PPN). Эти звезды прошли долгий эволюционный путь: горение водорода и гелия как в ядре, так и в слоевых источниках, перемешивание и вынос вещества, потеря вещества в виде звездного ветра на стадии AGB. Исходя из представлений современной теории эволюции звезд промежуточных масс (см., например, [1]), есть основания ожидать измененное содержание элементов в поверхностных слоях атмосфер этих далеко проэволюционировав-ших объектов. Основной целью нашей программы является определение фундаментальных параметров звезд—кандидатов в такие объекты, фиксация
их стадии эволюции и поиск эволюционных изменений химического состава. Кроме того, выполняется поиск спектральной переменности, а также детальное изучение поля скоростей в атмосферах и оболочках для сопоставления с таковыми у сверх-и гипергигантов и выявления вероятной двойственности объектов. Основные полученные в рамках данной программы результаты суммированы в работах [2, 3]. Принципиальными являются также статьи [4, 5], открывающие серию наших публикаций по спектроскопии биполярных туманностей, и работа, посвященная пекулярному гипергиганту IRC+10420, эволюционный статус которого стал достаточно определенным лишь в последние годы (в частности, благодаря и нашим результатам [6,
7]).
В настоящей работе мы приводим результаты спектральных наблюдений малоизученной звезды BD +48°1220 (SAO 40039, LS V + 48o26) - оптического компонента ИК-источника IRAS 05040+ +4820 (далее в тексте обозначаемого просто IRAS 05040). Распределение энергии в спектре
BD +48°1220 имеет двугорбый характер: из IRAS-каталога [8] следуют достаточно большие значения ИК-потоков: ¡'12 = 0.25, = 7.20, f60 = 20.20, f100 = 11.00. Эволюционный статус BD + 48°1220 пока неясен. Звезда расположена достаточно близко к плоскости Галактики (Ь = 4.8°, I = 159.8°), что может указывать на ее молодость и вероятную принадлежность населению галактического диска. Имея высокую светимость и двугорбое распределение энергии в спектре, указывающее на присутствие околозвездного вещества, выброшенного в ходе предшествующей эволюции, BD +48°1220 является хорошим кандидатом в группу звезд на стадии postAGB. Именно к этой стадии Фьюджи и др. [9] недавно отнесли BD +48° 1220. Выполнив многоцветные фотометрические наблюдения в оптическом диапазоне выборки звезд высокой светимости, эти авторы получили для BD + 48° 1220 звездные величины В = 10.1т, V = 9.65т и определили спектральный класс Sp = А41а.
Нами на 6-м телескопе БТА в сочетании с эшельным спектрографом в течение нескольких наблюдательных сезонов впервые получены оптические спектры высокого спектрального разрешения, на основании изучения которых мы обнаружили значительную переменность профилей линий Н1 и линий металлов [10]. В настоящей работе приводятся результаты детального исследования спектров BD +48° 1220 методом моделей атмосфер и синтетических спектров, а также подробное исследование картины лучевых скоростей в атмосфере звезды и в околозвездных окрестностях. В разд. 2 кратко описаны процедуры наблюдений и обработки спектральных данных, описаны особенности спектра BD +48° 1220, приведены результаты определения ее фундаментальных параметров. Далее, в разд. 3 обсуждены полученные результаты, а также высказаны предположения об эволюционном статусе звезды.
2. НАБЛЮДЕНИЯ, ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ ДАННЫХ
2.1. Эшелле-спектроскопия на 6-м телескопе
Спектроскопия BD +48° 1220 выполнена на 6-м телескопе БТА Специальной астрофизической обсерватории РАН. Все спектры получены в фокусе Нэсмита с эшелле-спектрографом NES [11] в сочетании с ПЗС-матрицей 2048 х 2048 элементов. В комбинации с резателем изображений [12] спектрограф NES обеспечивает спектральное разрешение R > 60 000. Даты наблюдений, длительность накопления и зарегистрированный спектральный диапазон приведены в табл. 1.
Таблица 1. Журнал наблюдений BD +48o122O на 6-м телескопе
Дата Длительность накопления,с дл, A R S/N
02.12.2002 2 x 36OO 4520-6000 60 000 75
09.09.2003 2 x 36OO 4520-6000 60 000 100
10.01.2004 2 x 36OO 5280-6760 75 000 85
08.03.2004 2 x 36OO 5280-6760 75 000 115
Экстракция данных из двумерных эшелле-спектров выполнена с помощью модифицированной [13] процедуры ECHELLE программного комплекса MIDAS в операционной среде Linux. Удаление следов космических частиц проводилось медианным усреднением двух спектров, полученных последовательно один за другим. Калибровка по длинам волн осуществлялась с использованием спектров ThAr-лампы с полым катодом. Дальнейшая обработка, включающая фотометрические и позиционные измерения, выполнена с помощью программы DECH20 [14]. Для увеличения точности измерения интенсивностей и положения спектральных деталей путем сравнения наблюдаемых спектров с соответствующими синтетическими были отобраны неблендированные линии. Определение позиционного нуль-пункта каждой из спектрограмм выполнено стандартным приемом -привязкой к положениям ионосферных эмиссий ночного неба и абсорбций теллурического спектра, которые наблюдаются на фоне спектра объекта. Точность измерения скорости на спектрах, полученных со спектрографом NES, лучше 1 км/с по одной линии.
2.2. Основные особенности оптического спектра
Эмиссионные детали. Как уже было отмечено ранее [10], оптический спектр BD +48o122O богат эмиссионными компонентами. Линия Ha имеет сложный двухкомпонентный эмиссионный профиль, которому, как видно из рис. 1, присуща переменность во времени. Здесь по оси абсцисс отложена лучевая скорость, по оси ординат - интенсивность (уровень континуума принят за 100). Ядро профиля Hß также искажено наличием эмиссионных деталей, меняющихся со временем. Переменные эмиссионные компоненты наблюдаются и в линиях металлов SiII, FeI, FeII. Для иллюстрации на рис. 2 приведено поведение линии FeII (55) Л 5534 A для нескольких дат. В спектре 8.03.04 эмиссия на значении Vr к — 2O км/с видна также в профилях линий FeII мультиплетов 40, 46 и 74.
Уг, км/с
Рис. 1. Профиль линии На в спектрах BD +48° 1220, полученных 08.03.2004 (сплошная линия) и 10.01.2004 (штриховая линия). По оси абсцисс отложена лучевая скорость, по оси ординат — интенсивность (уровень континуума принят за 100).
Для звезды с эффективной температурой ниже 8000 К, неожиданно сильной является абсорбционная линия нейтрального гелия Не1 А 5876 А— во всех имеющихся спектрах надежно измерена ее эквивалентная ширина W\ (5875) = 75 тА. Абсорбционный характер линии указывает на ее фотосферное происхождение; это подверждается и тем, что значение лучевой скорости, соответствующее положению линии, согласуется со скоростью по другим слабым абсорбциям (табл. 1 в Приложении).
Межзвездные детали и избыток цвета. При детальном изучении спектра высокого разрешения выяснилось, что линии резонансного дублета натрия Э №1 в спектре ВЭ +48° 1220 имеют сложный профиль, включающий несколько абсорбци-
_I_I_I_I_I_I_1_
-80 -60 -40 -20 0 20 40
Уг, км/с
Рис. 2. Профиль линии FeII А 5534 А в спектрах ВЭ +48° 1220, полученных в разные даты: 02.12.2002 - сплошная линия, 09.09.2003 -пунктирная линия, 10.01.2004 — штриховая линия, 08.03.2004 — штрих-пунктирная линия. По оси абсцисс отложена лучевая скорость, по оси ординат -интенсивность (уровень континуума принят за 100).
онных компонентов. На рис. 3 приведены профили линии Э1 №1 для разных моментов наблюдений. Здесь выделяются компоненты, положения которых соответствуют следующим значениям скоростей: 3 компонента в диапазоне скоростей У& = —(20—30) км/с и один сильный и широкий компонент около значения У& ж —2 км/с (У^г = = —8 км/с). По данным Мюнча [15], в направлении, близком к положению ВЭ +48° 1220, наблюдаются межзвездные линии №1, положение которых соответствует наборам значений скорости У18Г ж — (4—11) и —(24—33) км/с. В обзоре Млечного Пути, выпол
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.