Определение численных содержаний химических элементов в

В.М. БЕРДНИКОВА1, А.И. ГАЛЕЕВ1 , Д.В. ИВАНОВА1,
Н.Н. ШИМАНСКАЯ1, В.В. ШИМАНСКИЙ 1, Д.О.
КУДРЯВЦЕВ2
(1КФУ, 2САО)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛЕННЫХ СОДЕРЖАНИЙ
ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В АТМОСФЕРАХ
ВЫБОРКИ ЗВЕЗД ТИПА
ДЕЛЬТА ЩИТА.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДАННОЙ РАБОТЫ
Изучение выборки звезд типа  Щита:
 Определение фундаментальных параметров
звездных атмосфер.
 Расчет содержаний максимального количества
химических элементов.
 Анализ
результатов, связь химического
состава с физическими параметрами
и
характеристиками переменности звезд.
 Классификация по параметрам атмосфер и
химсоставу.
ЗВЁЗДЫ ТИПА  ЩИТА
Параметры переменности:
 Амплитуды от 0.003m до 0. 90m
 Периоды: 0.01 – 0.30 сут.
Свойства звезд:
 Спектральные классы: A0-F5
 Классы светимости III-V
 Химический состав:
а) солнечный;
б) сходный с Am-звездами
Характеристики звезд:
 Светимости: от 0m до +2m
 Температуры: 6000-8000 K
 lg g: 3.0-4.0 dex
 Массы: 1.4-3 MΘ
 Радиусы: 1.5-2.5 RΘ
 Sct
НАБЛЮДАТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ
Наблюдения проводились 17-18 октября 2008 г. на 6м телескопе БТА САО РАН:
 Фокус Нэсмит-2
 Прибор НЭС + ПЗС Uppsala 2000x2000 px
 Спектр. диапазон 4120-5580 A (30 порядков)
 Cпектр. разрешение 50000
 Сигнал/Шум 70-300
 Exp. time 600, 1200, 3600 s.
ХАРАКТЕРИСТИКИ НАБЛЮДАЕМЫХ ЗВЁЗД [1]
Звезда
(HD)
mV
B-V
Амплитуда
Период
сут.
V sin i
км/с
Спектр.
класс
2628
5.20 0.27
0.05
0.0693
16
A7III
4818
6.38
0.31
0.01
0.0396
16
F2IV
23194
8.06
0.20
0.005
0.0204
20
A4-A7m
23607
8.26
0.26
0.01
0.047
10
A7V
26322
5.39 0.35
0.07
0.1450
7
F2IV-V
50420
6.16 0.31
0.01
0.17
26
A9III
64491
6.23
0.28
0.007
0.049
15
A3 IV-V
71297
5.60
0.22
0.005
0.0380
13
A5III-IV
73712
6.76
0.27
0.004
0.1411
30
A9V
191747
5.51 0.09
0.01
0.1215
40
A3III
204188
6.08 0.24
0.01
0.044
37
A8m
214698
6.33
0.04
0.005
0.05
25
A2V
221142
6.61
0.55
0.02
0.0730
-
F0
УЧАСТКИ НАБЛЮДАЕМЫХ СПЕКТРОВ ИССЛЕДУЕМЫХ ЗВЕЗД
1,8
V sini=46 km/s
1,6
Relative intensity
V sini=32 km/s
1,4
V sini=26 km/s
LaII 4921
1,2
V sini=<3 km/s
1,0
NiI 4925
V sini=16 km/s
CrI 4922
NiI 4937
0,8
FeI 4918
0,6
FeI 4920
FeII 4923
4915
4920
4925
HD2628 CI 4932
HD50420
HD26322
HD204188
HD191747
4930
Wavelentgh, A
FeI 4938
BaII 4934
4935
4940
МЕТОДИКА АНАЛИЗА
 Проведение
континуума, измерение эквивалентных ширин и
лучевых скоростей – программный пакет DECH20T [2];
 Для идентификация линий использовались списки линий из
Венской базы атомных данных (VALD) [3];
 Расчет синтетического спектра – программный пакет
SYNTH ;
 Для расчёта химсостава использовались ЛТР-модели
звёздных атмосфер, которые были получены методом
интерполяции сеточных моделей Кастелли и Куруца [4];
 Расчет химического состава по эквивалентным ширинам –
программный пакет WIDTH [5].
HD 2628
Сравнение
эквивалентных ширин,
измеренных в данной
работе,
с измерениями других
авторов [6], [7].
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ АТМОСФЕР
oТемпература – по зависимости содержания от потенциала
возбуждения
oLg g – по ионизационному балансу Fe I, Fe II, Cr I, Cr II, Ti I,
Ti II;
oМеталличность – по содержанию железа
oСкорость микротурбулентности – по линиям FeI, FeII, Cr
I, Cr II, Ti I, Ti II;
oСкорость вращения – из сравнения наблюдаемого и
синтетического спектров.
Звезда
Teff
lg g
[Fe/H Vtur
]
b
HD191747
HD50420
HD26322
HD204188
HD2628
V sin
i
RV
источник
8600
9160
8235
8550
7200
7400
7170
7170
7008
3.78
3.82
3.50
3.28
3.0
2.86
2.73
3.94
7000
3.6
6920
3.37
7300
4.1
0.39
2.3
<3
7622
4.21
0.02
3.9
35.3
Спектроскопия [15]
7700
4.25
0.07
2.6
32.5
Спектроскопия [16]
7940
4.19
7940
4.2
0.48
7335
3.95
-0.09
7358
4.65
7360
3.48
Спектроскопия [8]
Спектроскопия [9]
Фотометрия – данная работа
0.09
0.04
+0.1
3.0
3.0
3.4
46
4.7
Спектроскопия – данная работа
Спектроскопия [10]
Спектроскопия [11]
Фотометрия [12]
0.0
0.13
4.0
0
1.85
26
-3.87
Спектроскопия – данная работа
Спектроскопия [13]
2±1
Спектроскопия [14]
Фотометрия – данная работа
16.20
Спектроскопия – данная работа
Фотометрия [12]
3.6
3.5
32
7.43
Спектроскопия – данная работа
49
-17
Спектроскопия [13]
18
Спектроскопия [17]
Фотометрия [12]
Оценки точности определения содержаний для HD2628
Элемент
ΔTeff=100 K
MgI
SiI
CaI
ScII
TiI
TiII
VII
CrII
FeI
FeII
NiI
YII
ZrII
BaII
SmII
0.06
0.05
0.06
0.04
0.07
0.04
0.04
0.01
0.06
0.02
0.06
0.05
0.05
0.07
0.07
Δlg g=−0.2
Δ[X/H]
0.02
0.01
0.02
−0.06
0.01
−0.06
−0.06
−0.07
0.01
−0.07
0.02
−0.05
−0.06
−0.03
−0.05
Δξturb=+0.3
−0.07
0.00
−0.04
−0.05
−0.01
−0.07
0.00
−0.03
−0.04
−0.07
−0.01
−0.01
0.00
−0.09
0.00
ХИМСОСТАВ ЗВЕЗД ОТНОСИТЕЛЬНО СОЛНЕЧНОГО
HD2628 Teff=7500 K, lg g=3.5 dex, [Fe/H]=0.07 dex, Vturb=4.0 km/s
1,0
0,8
Abund (Star-Sun)
0,6
0,4
0,2
0,0
-0,2
-0,4
-0,6
CI NI OI NaIMgIMgIISiI SiII SI CaICaIIScII TiI TiII VI VII CrICrIIMnIFeIFeIICoICoIINiI CuIZnISrII YII ZrIIBaIILaIICeIINdIISmIIEuII
Elements
Наблюдаются стандартные аномалии химсостава, характерные для
Am- звезд с дефицитом легких элементов и избытком тяжелых.
ХИМСОСТАВ ЗВЕЗД ОТНОСИТЕЛЬНО СОЛНЕЧНОГО
Abund (Star-Sun)
HD191747 Teff=8550 K, lg g=3.50 dex, [Fe/H]=0.09 dex, Vturb = 3.0 km/c
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
-0,2
-0,4
-0,6
CI NI OI NaIMgIMgIISiI SiII SI CaICaIIScII TiI TiII VI VII CrICrIIMnIFeIFeIICoICoIINiI CuIZnISrII YII ZrIIBaIILaIICeIINdIISmIIEuII
Elements
Аномалии химсостава, типичные для Am-звезд
ХИМСОСТАВ ЗВЕЗД ОТНОСИТЕЛЬНО СОЛНЕЧНОГО
HD26322 Teff=7300 K, lg g=4.1 dex, [Fe/H]=+0.39 dex, Vturb=2.3 km/s
1,0
0,8
Abund (Star-Sun)
0,6
0,4
0,2
0,0
-0,2
-0,4
-0,6
CI NI OI NaIMgIMgIISiI SiII SI CaICaIIScII TiI TiII VI VII CrICrIIMnIFeIFeIICoICoIINiI CuIZnISrII YII ZrIIBaIILaIICeIINdIISmIIEuII
Elements
Наблюдается дефицит легких элементов, но распределения,
стандартного для Am-звезд, нет.
Abund (Star-Sun)
ХИМСОСТАВ ЗВЕЗД ОТНОСИТЕЛЬНО СОЛНЕЧНОГО
HD204188 Teff=7940 K, lg g=4.2 dex, [Fe/H]=0.48 dex, Vturb = 3.6 km/s
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
-0,2
-0,4
-0,6
CI NI OI NaIMgIMgIISiI SiII SI CaICaIIScII TiI TiII VI VII CrICrIIMnIFeIFeIICoICoIINiI CuIZnISrII YII ZrIIBaIILaIICeIINdIISmIIEuII
Elements
Наблюдается слабый избыток тяжелых элементов.
ХИМСОСТАВ ЗВЕЗД ОТНОСИТЕЛЬНО СОЛНЕЧНОГО
HD50420 Teff=7170 K, lg g=2.73 dex, [Fe/H]=0.0 dex, Vturb=4.0 km/s
1,0
0,8
Abund (Star-Sun)
0,6
0,4
0,2
0,0
-0,2
-0,4
-0,6
CI NI OI NaIMgIMgIISiI SiII SI CaICaIIScII TiI TiII VI VII CrICrIIMnIFeIFeIICoICoIINiI CuIZnISrII YII ZrIIBaIILaIICeIINdIISmIIEuII
Elements
В целом, мы не обнаружено отличие химсостава от солнечного.
1,0
СРАВНЕНИЕ С ЛИТЕРАТУРНЫМИ ДАННЫМИ
HD2628
0,8
0,6
star-sun
0,4
0,2
0,0
-0,2
-0,4
-0,6
CI NI OI NaIMgIMgIISiI SiII SI CaICaIIScII TiI TiII VI VII CrICrIIMnIFeIFeIICoICoIINiI CuIZnISrII YII ZrIIBaIILaIICeIINdIISmIIEuIIGdIIDyII
element
Teff/lg g/[Fe/H]/Vturb
Erspamer & North (2003) [18]
7161/3.78/-0.22/3.0
Sadakane (2006) [6]
7250/3.5/-0.15/3.3
Teff/lg g/[Fe/H]/Vturb
Adelman et al. (2000) [7]
7350/3.65/-0.22/3.5
Rachkovskaya (1993) [19] 7900/4.1/0.0/5.5
This work 7500/3.5/-0.07/4.0
star-sun
СРАВНЕНИЕ С ЛИТЕРАТУРНЫМИ ДАННЫМИ
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
-0,2
-0,4
-0,6
-0,8
HD204188
CI NI OI NaIMgIMgIIAlI SiI SiII SI KI CaICaIIScII TiI TiII VI VII CrICrIIMnIFeIFeIICoICoIINiIICuIZnISeISrII YII ZrIIBaIILaIICeIIPrIINdIISmIIEuIIGd Dy Yb Lu
element
Teff/lg g/[Fe/H]/Vturb
Stateva et al (2012) [20] 7780/4.3/0.07/2.0
Smalley, B. et al. (1996) [16] 7770/4.25/0.07/2.6
This work 7940/4.2/0.48/3.6
СРАВНЕНИЕ С ЛИТЕРАТУРНЫМИ ДАННЫМИ
1,0
HD50420
0,8
0,6
star-sun
0,4
0,2
0,0
-0,2
-0,4
-0,6
CI NI OI NaIMgIMgIISiI SiII SI CaICaIIScII TiI TiII VI VII CrICrIIMnIFeIFeIICoICoIINiICuIZnISrII YII ZrIIBaIILaIICeIINdIISmIIEuIIGd Dy Yb
element
Teff/lg g/[Fe/H]/Vturb
Kaminskii B.M. (2000) [11] 7400/3.0/0.1/3.4
Kurtz (1976) [21] 7400/3.4/0.3/5.5
This work 7170/2.73/0.0/4.0
СРАВНЕНИЕ С ЛИТЕРАТУРНЫМИ ДАННЫМИ
Teff/lg g/[Fe/H]/Vturb
W. Zima et al. (2007) [14] 7000/3.6/0.3/1.85
This work 7300/4.1/0.39/2.3
РЕЗУЛЬТАТЫ
 Определены
фундаментальные параметры атмосфер
звезд (Teff, lg g, [Fe/H], Vturb, V sin i).
 Расcчитаны содержания не менее 30 химических
элементов для пяти звёзд.
 Для двух звезд (HD 2628, HD 191747) выборки
найдены аномалии химсостава, характерные для Amзвезд, для звезды HD 50420 обнаружен химсостав
подобный солнечному, для звёзд HD 26322, HD
204188 найдены химсоставы отличные от
солнечного.
 Установлено, что аномалии содержаний больше у
более горячих звезд с малыми амплитудами
изменения блеска.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
E. Rodriguez, M. J. Lopez-Gonzalez and De Coca P. Lopez, Astron.
Astrophys., Suppl. Ser. 144, 469 (2000);
Г. А. Галазутдинов, Препринт №92 (Нижний Архыз, САО РАН, 1992);
F. Kupka, T. A. Ryabchikova, N. E. Piskunov, et al., Astronomy and
Astrophysics Supplement 138, 119 (1999);
F. Castelli, R.L. Kurucz, IAU Symp №. 210, Uppsala, Sweden, (2004);
F. Castelli, Memorie della Soc. Astron. Italiana Supp. 8, 44 (2005);
K. Sadakane, Publ. Astron. Soc. Japan 58, 1023, (2006);
S. J. Adelman, H. Caliskan, D. Kocer, et al., Mon. Not. R. Astron. Soc.
316, 514 (2000);
C. O. Wright, M. P. Egan, K.E. Kraemer, and S.D. Price, Astron. J. 125,
359 (2003);
A.G. Davis Philip and D. Egret, Astron. Astrophys., Suppl. Ser. 40, 199
(1980);
R. O. Gray, P. W. Graham, and S. R. Hoyt, Astron. J. 121, 2159 (2001);
Б. М. Каминский, Кинематика и физика небесных тел 16, 552 (2000);
В. М. Бердникова, А. И. Галеев, Д. В. Иванова, Д. В. Кудрявцев,
Ученые записки Казанского университета 153 (2), 115 (2011);
Ph. Prugniel, I. Vauglin, and M. Koleva, A&A 531, 25 (2011);
W. Zima, H. Lehmann, C. Stuetz, I. V. Ilyin, and M. Breger, Astron.
Astrophys. 471, 237 (2007);
ЛИТЕРАТУРА
15.
Y. Takeda, Dong-Il Kang, and I. Han, Publ. Astron. Soc. Japan 64 (2), 1
(2012) Y. Takeda, Dong-Il Kang, and I. Han, Publ. Astron. Soc. Japan 64
(2), 1 (2012);
16.
B. Smalley, K. C. Smith, D. Wonnacott, and C. S. Allen, Mon. Not. R.
Astron. Soc. 278, 688 (1996);
17.
S. J. Adelman, in IAU Symposium №. 224, Poprad, Slovakia, 2004 (UK:
Cambridge University Press, Cambridge, 2004), p. 1;
18.
D. Erspamer and P. North, A&A 398, 1121 (2003);
19.
Т. М. Рачковская, Изв. КрАО. 88, 3 (1993);
20.
I. Stateva, I. Kh. Iliev, and J. Budaj, Mon. Not. R. Astron. Soc. 420, 1207
(2012);
21.
D. W. Kurtz, Astrophys. J. Suppl. Ser. 32, 651 (1976).
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!