АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2008, том 85, № 1, с. 60-68
УДК 524.335.6-36
СОДЕРЖАНИЕ УГЛЕРОДА, АЗОТА, КИСЛОРОДА И НЕКОТОРЫХ ДРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ В АТМОСФЕРАХ ГИГАНТОВ 15 Ori И 22 в Sex
© 2008 г. Т. М. Рачковская
НИИ Крымская астрофизическая обсерватория, Научный, Крым, Украина Поступила в редакцию 18.01.2007 г.; принята в печать 05.04.2007 г.
По спектрам, полученным с высоким разрешением, исследованы гиганты 15 Ori и 22 е Sex. Определены эффективная температура Tef f = 7060 K, ускорение силы тяжести lg g = 3.16 и микротурбулентная скорость = 3.5 км/с для 15 Ori и Teff = 7350 K, lg g = 3.90 для 22 е Sex (микротурбулентная скорость для 22 е Sex принята равной = 2.7 км/с). Оценены содержания элементов C, N, O, Na, Si, Ca, Fe, Ba (N и Ba — только для 15 Ori). У 22 е Sex в избытке относительно Солнца оказались углерод (+0.31 dex), железо (+0.33 dex) и кислород (+0.18 dex), в то время как содержание кальция несколько ниже (—0.19 dex) солнечного. Для 15 Ori получены небольшой избыток содержания углерода (+0.19 dex), небольшой дефицит азота (—0.13 dex) и заметный дефицит кремния (—0.42 dex). Содержания остальных элементов в обеих звездах можно считать близкими к солнечным значениям. Сравнение содержаний, полученных для 15 Ori и 22 е Sex, с результатами проведенных ранее нами, а также Эрспамером и Нортом исследований гигантов не показало каких-либо принципиальных различий. Сравнение содержаний элементов в атмосферах гигантов и в атмосферах звезд типа S Sct позволяет предположить, что содержание некоторых более легких элементов — кислорода, натрия, кремния и, возможно, азота — у звезд типа S Sct несколько ниже, чем у A—F-гигантов. Определены массы, радиусы, светимости и возрасты 15 Ori и 22 е Sex.
РАС Б: 97.20.Li, 97.10.Tk, 95.85.Kr
1. ВВЕДЕНИЕ
Данная статья является четвертой из цикла статей, посвященных результатам изучения содержаний С, Ы, О и некоторых других элементов в атмосферах А—Р-гигантов, которые, согласно Хок [1], обладают признаками повышенной металличности. Мы подробно не останавливаемся здесь на итогах исследования звезд данного типа другими авторами, так как эти итоги со ссылками на литературу уже обсуждались в наших предыдущих работах [2— 4]. Упомянем лишь некоторые из них. Бертхет [5, 6] на основании изучения 8 А—Р-гигантов с признаками повышенной металличности обнаружил, что в их атмосферах наблюдается повышенное содержание элементов, подобное тому, что наблюдается в звездах типа 6 Бе!;. В результате он пришел к заключению, что в процессе эволюции классические Ат-звезды, теряя свою особенность — дефицит кальция и скандия, переходят в стадию звезд типа 6 Бе! и затем в стадию А—Р-гигантов с признаками Ат-звезд. В дальнейшем такой вывод подвергся критике многими авторами. Мы ставили перед собой задачу получить спектры А—Р-звезд с более высоким, чем это было сделано Бертхетом,
разрешением и оценить содержания, прежде всего, интересных с точки зрения звездной эволюции элементов С, N и О, которые ранее практически не исследовались, и, по возможности, других элементов. Наши результаты [2—4] для общих с Бертхетом звезд показали либо незначительно повышенные, либо близкие к Солнцу содержания. Ерспамер и Норт [7], изучив содержания элементов в 18 А—Р-гигантах с признаками Ат-звезд и в 17 нормальных гигантах, нашли, что первые из них обнаруживают несколько повышенные содержания восьми элементов: А1, Са, Т1, Сг, Мп, Ре, № и Ва. Из нашего списка в программе Ерспамера и Норта оказалась лишь одна звезда — нормальный гигант ИН 7389 [1], которая наблюдалась нами в качестве звезды сравнения.
Здесь, как и ранее, основной целью нашей работы являлось изучить содержания С, Ы, О и попутно других элементов, линии которых окажутся в выбранных спектральных интервалах, в гигантах 15 Ог1 и 22 е Бех. Некоторые данные о звездах 15 Ог1 и 22 е Бех приведены в табл. 1. Параметры столбцов с первого по шестой взяты из каталога [8], о данных остальных столбцов будет сказано ниже.
Таблица 1. Некоторые параметры звезд 15 Ori и 22 е Sex
HR HD Название звезды mv Sp v sin i, км/с /3 С1 b-y [ci]
1676 33276 15 Ori 4.82 F2IV 55 2.743 0.939 0.197 0.900
4042 8925 22 е Sex 5.24 F2 III 50 2.755 0.812 0.190 0.774
2. НАБЛЮДАТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ И ЕГО ОБРАБОТКА
Наблюдения выполнены на 2.6-м рефлекторе им. акад. Г.А. Шайна (ЗТШ) Крымской астрофизической обсерватории с помощью американской CCD-камеры EEV15-11 (1024 х 256 элементов). Звезды наблюдались эпизодически в период 1996— 2003 гг. Матрица была установлена в фокусе ку-де. Все спектры кроме участка в области линии Ha, которая наблюдалась в первом порядке, регистрировались во втором порядке дифракционной решетки. Для второго порядка обратная линейная дисперсия равнялась 3 A/мм, диапазон наблюдаемого спектра составлял около 70 A. Для первого порядка эти величины составляли 6 A/мм и около 120 A, соответственно. Спектральное разрешение было 30000. Отношение сигнал/шум было заключено в пределах S/N = 50—150. Спектры обрабатывались по стандартной методике (см., например, [9]). Поскольку основной целью нашей работы было изучение содержаний элементов C, N и O, то, как и ранее, мы наблюдали участки спектра, куда попадали линии указанных элементов, а именно: CI А5052, NI А8683, OI А6156. Кроме того, нами наблюдались линии водорода Ha, Hß, H7 для 15 Ori и Ha, Hß для 22 е Sex, которые были использованы для вычисления моделей этих звезд. В связи с тем, что скорости вращения 15 Ori и 22 е Sex достаточно велики (табл. 1) и линии в их спектрах достаточно многочисленны, в выбранных интервалах мы не обнаружили ни для одного из элементов свободных от бленд линий, для которых можно было бы уверенно оценить эквивалентные ширины и использовать их для опреления микротурбулентной скорости. Поэтому нам пришлось дополнительно наблюдать участки спектра, где могли присутствовать свободные от бленд линии. При выборе участков с неблендированными линиями мы использовали списки из Венской базы данных [10], ориентируясь, прежде всего, на линии железа FeI, как наиболее многочисленные в звездах рассматриваемых спектральных типов. К сожалению, такие наблюдения нам удалось выполнить лишь для 15 Ori, для 22 е Sex они не состоялись по техническим причинам. В итоге для
пяти линий FeI в спектре звезды 15 Ori были определены эквивалентные ширины: W = 100 mA для А6065.48, W = 10 mA для А6096.66, W = 50 mA для А6265.13, W = 134 mA для А6393.60, W = = 122 mA для А6411.65.
В табл. 2 представлен список исследованных линий, где последовательно в первых трех столбцах приведены длины волн А, потенциалы возбуждения нижнего уровня х, силы осцилляторов lg gf согласно [10]. Для углерода CI силы осцилляторов, кроме [10], взяты также из источников [11, 12]. В четвертом и пятом столбцах даны содержания элементов lg е по отдельным линиям для 15 Ori и 22 е Sex. Звездочкой отмечены значения содержаний железа для 15 Ori, которые получены по эквивалентным ширинам, остальные lg е для обеих звезд вычислены методом синтетического спектра.
3. ПАРАМЕТРЫ АТМОСФЕРЫ
Эффективная температура и ускорение силы тяжести для 15 Ori и 22 е Sex были определены путем сравнения параметров, полученных из наблюдений, и теоретических. В качестве теоретической модели применялась модель Куруца [13], в качестве наблюдаемых параметров использовались: (1) эквивалентные ширины W\ бальмеровских линий Ha, Hß, H7 (линия H7 наблюдалась только для звезды 15 Ori); (2) отношение потоков до и после бальмеровского скачка F4637/F3636 (только для звезды 15 Ori, для которой оно бралось из каталога Волошиной и др. [14]; для 22 е Sex распределения энергии в литературе нам найти не удалось); (3) фотометрический индекс [c1] = c1 — 0.2(6 — y) в четырехцветной системе ubvy, который, как известно, свободен от межзвездного поглощения; (4) фотометрический индекс ß. Теоретические значения перечисленных величин, как было сказано выше, взяты из [13]. Наблюдаемые значения ci и b — y для вычисления [ci ] и индекс ß согласно Хаук и Мермилльо [15] приведены в табл. 1. Поскольку наши наблюдения не позволяли получить полный профиль водородных линий с крыльями и участками непрерывного спектра, необходимыми для проведения континуума, для измерения их эквивалентных ширин W\ был применен описанный нами в [2]
Таблица 2. Список исследованных линий в спектрах Таблица 3. Параметры атмосфер звезд 15 Ori и 22 е Sex 15 Ori и 22 е Sex
Элемент, А, А Х,эВ 4gf Ige
15 Ori 22 e Sex
CI
5052.17 7.68 -1.65 8.75 8.70
-1.49 [11] 8.59 -
-1.30 [12] 8.40 -
N1
8683.40 10.33 0.09 7.70 -
Ol
6155.97 10.74 -0.66 8.60 8.85
6156.76 10.74 -0.48 8.50 8.85
6158.17 10.74 0.31 8.85 8.90
Nal
6154.23 2.10 1.56 6.30 6.45
Sil
6155.13 5.62 -0.40 7.12 7.38
6155.69 5.62 -1.69 7.12 7.38
Cal
6122.22 1.89 -0.38 6.39* -
6156.02 2.52 -2.50 6.00 6.12
6169.04 2.52 -0.84 6.30 -
6169.56 2.52 -0.53 6.30 -
Fei
5051.63 0.92 -2.80 7.70 8.00
6065.48 2.61 -1.53 7.41* -
6096.69 3.98 -1.93 7.54* -
6141.73 3.60 -1.46 7.60 -
6157.73 4.08 -1.26 7.30 7.60
6159.41 4.61 -1.97 7.70 7.80
6265.13 2.18 -2.55 7.54* -
6393.60 2.43 -1.43 7.52* -
6411.65 3.65 -0.60 7.57* -
Ball
6141.71 0.70 -0.08 2.20 -
метод, суть которого состоит в сравнении наблюдаемого "усеченного" профиля водородной линии с теоретическим профилем согласно модели Куруца,
Звезда Teff Л hg £t, км/с Ссылка
15 Ori 7060 ± 100 3.16±0.11 3.5 Данная работа
7140 3.30 4.5 [5]
22 e Sex 7350 ± 120 3.90 ±0.19 (2.7) Данная работа
7300 3.88 5.5 [5]
Таблица 4. Массы, радиусы, светимости и возрасты гигантов 15 Ori и 22 е Sex
Параметр 15 Ori 22 e Sex
М/М0 2.76 ±0.22 1.84 ±0.14
1 e(R/Ro) 0.86 ±0.07 0.40 ±0.12
lg (l/lq) 2.07 ±0.13 1.22 ±0.20
t, 108 лет 4.1 ± 1.0 7.2 ±3.9
в результате чего вычисляется полная эквивалентная ширина. В итоге мы получили W(Ha) = 8.70 A, W(Hß) = 10.80 A, W(H7) = 12.00 A для 15 Ori и W(Ha) = 8.85 A, W(Hß) = 11.0 A для 22 е Sex. Эти величины W\ были использованы нами при определении моделей атмосфер звезд.
Значения эффективной температуры Teff и ускорения силы тяжести lg g для каждой из исследуемых звезд находились
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.