ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2009, том 35, № 7, с. 507-515
УДК 524.33
ОБНАРУЖЕНИЕ ЛИНИЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СПЕКТРЕ ОКОЛОЗВЕЗДНОЙ ОБОЛОЧКИ POST-AGB ЗВЕЗДЫ
© 2009 г. В. Г. Клочкова*
Специальная астрофизическая обсерватория РАН, пос. Нижний Архыз Поступила в редакцию 18.11.2008 г.
Впервые в оптических спектрах post-AGB звезды V354 Lac, полученных со спектральным разрешением R = 60 000 на 6-м телескопе БТА, обнаружено расщепление самых сильных абсорбций с потенциалом возбуждения нижнего уровня xiow < 1 эВ. Анализ кинематической картины показывает, что коротковолновый компонент расщепленной линии формируется в мощной газопылевой оболочке звезды. Неучет расщепления сильных линий при расчете химического состава приводит к завышенным избыткам элементов s-процесса (Ba, La, Ce, Nd) в звездной атмосфере. Обнаружена переменность профилей сильных абсорбций. Имеющиеся данные по лучевым скоростям позволяют предположить отсутствие изменений поля скоростей в атмосфере и околозвездной оболочке V354 Lac за 15 лет наблюдений.
Ключевые слова: эволюция звезд, post-AGB звезды, оболочки, спектры.
DETECTION OF HEAVY-METAL LINES IN THE SPECTRUM OF THE CIRCUMSTELLAR ENVELOPE OF A POST-AGB STAR, by V. G. Klochkova. Splitting of the strongest absorption lines with a lower-level excitation potential xlow < 1 eV has been detected for the first time in the optical spectra of the post-AGB star V354 Lac obtained with a spectral resolution R = 60000 at the 6-m BTA telescope. Analysis of the kinematics shows that the short-wavelength component of the split line originates in the star's thick gas—dust envelope. Disregarding the splitting of strong lines when the chemical composition is calculated leads to large overabundances of s-process elements (Ba, La, Ce, Nd) in the stellar atmosphere. The profiles of strong lines have been found to be variable. The available radial-velocity data suggest the absence of any changes in the velocity field in the atmosphere and circumstellar envelope of V354 Lac over 15 years of its observations.
PACS numbers: 97.10.Cv; 97.10.Ex; 97.10.Fy
Key words: stellar evolution, post-AGB stars, envelopes, spectra.
ВВЕДЕНИЕ Холодная переменная звезда V354 Lac = = HD 235858, отождествляемая с инфракрасным источником IRAS 22272+5435, является одним из наиболее интересных кандидатов в протоплане-тарные туманности (PPN). На кратковременной эволюционной стадии PPN наблюдаются звезды промежуточных масс, которые эволюционируют от стадии асимптотической ветви гигантов (AGB) к планетарной туманности. Исходная масса этих звезд находится в интервале 3—8M©. Детально эволюция звезд промежуточных масс представлена, например, в работе Блекера (2001), мы же напомним только основные моменты этого процесса. Пройдя последовательные стадии эволюции с
Электронный адрес: valenta@sao.ru
горением водорода и гелия в ядре, на стадии AGB эти звезды испытали большую потерю вещества в виде мощного звездного ветра (темп потери массы до 10-4M© в год). Вследствие потери большей части массы post-AGB звезда представляет собой вырожденное углеродно-кислородное ядро с типичной массой около 0.6M©, окруженное расширяющейся газопылевой оболочкой. Интерес астрономов к PPN обусловлен, во-первых, возможностью изучать историю потери вещества за счет звездного ветра, а во-вторых, уникальной возможностью наблюдать результат звездного нуклеосинтеза, процессов перемешивания и выноса в поверхностные слои продуктов ядерных реакций в ходе предшествующей стадии эволюции звезды.
V354 Lac была одним из первых PPN-кан-
дидатов с деталью на 21ß в ИК-спектре, в атмосферах которых обнаружены большие избытки углерода и элементов s-процесса (Зач и др., 1995). Распределение энергии V354 Lac имеет типичный для PPN двухпиковый характер. Причем, полная энергия, излучаемая звездой в видимом диапазоне длин волн, и излучаемая околозвездной оболочкой в ИК-диапазоне, практически одинаковы (см. рис. 4 в работе Хривнака, Квока, 1991). В группе родственных объектов V354 Lac выделяется значительной фотометрической переменностью: по данным Хривнака и Квока (1991) для двух моментов наблюдений блеск в фильтре B различался на 0m72, в фильтре V - на 0m84.
Обнаруженная у нескольких PPN вековая переменность основных параметров стимулирует проведение спектрального мониторинга наиболее вероятных PPN-кандидатов. Например, обнаружена спектральная переменность оптических компонентов источников IRAS 01005+7910 (Клочкова и др., 2002a), IRAS 05040+4820 (Клочкова и др., 2004a), IRAS 20572+4919 (Клочкова и др., 2008) и найден тренд эффективной температуры Teff у звезды HD 161796 = IRAS 17436+5003 (Клочкова и др., 2002б). Здесь уместно вспомнить и о наблюдаемой уже более столетия эволюции параметров и химического состава знаменитой далеко проэволюционировавшей звезды FG Sge (см. обзор Джеффри, Шенбернера, 2006, и ссылки там). В данной статье мы представляем результаты наблюдений V354 Lac с высоким спектральным разрешением для эпохи 2007-2008 гг. и сопоставляем новые данные с более ранними. Основная цель - выявление вероятных спектральной переменности и пекулярности спектра, изучение поля скоростей в атмосфере и оболочке звезды.
НАБЛЮДЕНИЯ И ОБРАБОТКА СПЕКТРОВ
Новые спектральные данные для V354 Lac получены нами в фокусе Нэсмита 6-м телескопа БТА Специальной астрофизической обсерватории РАН с эшельным спектрографом НЭС (Панчук и др., 2007). Наблюдения выполнены с использованием крупноформатной ПЗС-матрицы 2048 х 2048 элементов и с резателем изображений (Панчук и др., 2007). Спектральное разрешение составляет R = = 60 000. Первый спектр (JD = 2454170.58) зарегистрирован в интервале длин волн 4514-5940 A, два последующих (JD = 2454225.51 и 2454727.35) в более длинноволновом интервале 5215-6690 и
5260-6760 A соответственно. Экстракция одномерных спектров из двумерных эшелле-кадров выполнена с помощью модифицированного Юшки-ным и Клочковой (2005) контекста ECHELLE комплекса программ MIDAS. Удаление следов кос-
мических частиц проводилось медианным усреднением двух спектров, полученных последовательно один за другим. Калибровка по длинам волн осуществлялась с использованием спектров Th-Ar лампы с полым катодом. Полученные по этим спектрам и приводимые ниже в таблице гелиоцентрические лучевые скорости Vq найдены с помощью пакета DECH20 (Галазутдинов, 1992).
ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Пекулярность спектра
Хривнак(1995) классифицировал V354 Lac как сверхгигант G5 Iap. Основные особенности оптического спектра звезды были отмечены уже в первых работах с низким спектральным разрешением. Хривнак (1995) и Хривнак и Квок (1991) обнаружили, что по сравнению со спектром нормального сверхгиганта близкой температуры в спектре V354 Lac ослаблена линия Ш, усилены линии BaII, а также наблюдаются абсорбционные полосы молекул CN, C2 и C3. Большая часть перечисленных особенностей наблюдается и в наших спектрах 2007—2008 гг. В частности, вращательные линии полосы системы Свана C2 (0;0), кант которой приходится на длину волны Л 5165.2 A, использованы нами для определения скорости расширения оболочки (подробнее см. ниже). Низковозбужденные линии бария BaII являются самыми сильными аб-сорбциями в спектре V354 Lac, их эквивалентные ширины W\ превышают 0.6 A. Абсорбции других ионов элементов s-процесса (La, Ce) столь же сильны, их W\ > 0.3 A.
На рис. 1 приведен профиль линии Ha, состоящий из абсорбционного компонента с узким ядром и широкими крыльями, для даты JD = 2454225.5. Как видно из рисунка, наблюдаемый профиль линии Ha в спектре V354 Lac согласуется с теоретическим, рассчитанным с ее фундаментальными параметрами Teff = 5650 K, lgg = 0.2, = 5.0 км/с и содержанием химических элементов, полученных Клочковой и др. (2009). Таким образом, мы не нашли ослабления этой линии, что ожидалось в соответствии с результатами Хривнака (1995). Это дает основание говорить о формировании линии в фотосфере звезды и слабом вкладе оболочки. При этом положение ядер линий Ha и Hß на 2—4 км/с отличается от скорости, измеренной по фотосферным линиям металлов.
Высокое спектральное разрешение позволило нам обнаружить и еще одну, ранее не отмеченную, особенность оптического спектра V354 Lac — расщепление ядер самых сильных абсорбций ионов тяжелых металлов. Это расщепление хорошо видно на рис. 2 на примере профиля линии BaII
6550 6555 6560 6565 6570
X, Ä
Рис. 1. Фрагмент спектра V354 Lac в области На. Пунктиром нанесен теоретический спектр, рассчитанный с Teff = = 5650 K, lgg = 0.2, £t = 5.0 км/с и содержанием химических элементов, полученных Клочковой и др. (2008б). Теллурический спектр не вычтен.
X, Ä
Рис. 2. Фрагмент спектра V354 Lac. Отмечены линии FeI А 6136.7, FeI А 6137.7, Bali А 6141.7, ZrI А 6143.4 и Sil А 6145.1 A. Пунктиром нанесен теоретический спектр, рассчитанный с Teff = 5650 K, lg g = 0.2, = 5.0 км/с и содержанием химических элементов из работы Клочковой и др. (2008б).
А 6141 А, эквивалентная ширина которой составляет Wл ^ 1 А! Подобное расщепление (или же асимметрия профиля из-за более пологого коротковолнового крыла) наблюдается и у других ли-
ний Bali (А 5435, 5853 и 6496 A), а также для сильных линий YII А 5402 A, LaII А 6390 A, NdII А 5234, 5293 A. В спектре V354 Lac линии этих ионов тяжелых элементов усилены до такой степени, что
loo
80
60
4o
2o
л н
с
о W m s
с
w
<D H
w
s
loo
8o
60
4o
2o
1 1 i i
1
V V4 \
/ \ \ 0' Sv
/:
11
\\ 1 4
\\ I
\\ 1 /
" \ \ IM
\ \ 1
\ \ 1 /
\ \ IM
\ \ \ \ ' ' Í
\ \ \ \ IM ' }
\ \ 1 1
IM
4Á / 1
/ ]
(а) i i 1 " 1 1
-iso -100 -so 0 50 100
Vr, км/с
Рис. 3. Переменность профиля линий BaII 5853 (a) и 6141 A (б) в спектрах V354 Lac: пунктирная линия — JD = = 2454170.6, сплошная — JD = 2454225.5, штриховая — JD = 2454727.4. Вертикальной штриховой линией нанесена системная скорость.
их интенсивности сравнимы с таковыми у линий Н1 (ср. рис. 1 и 2). Асимметрия хорошо видна, к примеру, на профиле линии BaII А 5853 (рис. 3). Этот рисунок, содержащий линии бария BaII 5853 и 6141 Л для нескольких дат наблюдений, иллюстрирует также переме
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.