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| 晚型G巨星周围发现的褐矮星以及巨星的光谱分析 | |
| 其他题名 | The Discovery of a Brown Dwarf-mass Companion to Late-type G Giant and Spectroscopic Analysis of Giants |
| 王靓 | |
| 出版年 | 2012 |
| 学位类型 | 博士 |
| 导师 | 赵刚 |
| 学位授予单位 | 中国科学院大学 |
| 中文摘要 | 褐矮星是一类所谓“失败的恒星”，他们的质量太小，不足以引起核心氢的燃烧，成为传统意义上的恒星，而与行星相比质量又足够大，能够引发氘的燃烧。一般认为，一颗化学组成与太阳类似的褐矮星，其质量的上限和下限分别是 13 倍木星质量和 80 倍木星质量。人们目前发现的褐矮星数量比行星和小质量恒星的数目都要明显偏低，成为“褐矮星沙漠”。研究为什么存在“褐矮星沙漠”对解释恒星和行星形成理论具有重要的意义。\n本文介绍了中-日太阳系外行星搜寻项目发新现的一颗褐矮星。该项目使用日本冈山天体物理观测所的1.88米望远镜，和国家天文台兴隆观测基地2.16 米望远镜对 100 颗 G、K 巨星进行了长达5年的高精度视向速度观测，获得了大量高分辨率、高信噪比的恒星光谱。这颗新的褐矮星环绕一颗 2.7 倍太阳质量G巨星（HD 175679）运行，其引力对主星产生了周期约为 1367 天、半振幅为 380 m/s 的视向速度扰动。通过使用开普勒轨道对恒星的视向速度曲线进行拟合，计算出这颗褐矮星的最小质量为 37.3 倍木星质量，轨道半长径为3.36 AU，偏心率为 0.378。这是迄今为止人们利用视向速度方法在中等质量（M = 1.5−2.7M⊙）的巨星周围发现的第8颗褐矮星，也是中-日太阳系外行星搜寻项目发现的第二颗褐矮星。通过比较行星的物理参数发现，这颗新的褐矮星（HD 175679 b）与前面发现的 7 颗在性质上有很大不同，首先，它与主星的相对质量在这些褐矮星之中是最大的，其次，它是第一颗轨道半径大于 3.0 AU的褐矮星，并且轨道偏心率也是最大的，达到了 0.38。因此，它很可能是介于引力不稳定性形成机制和引力坍缩形成机制之间的一类过渡型天体，为探索亚恒星质量的天体（太阳系外行星、褐矮星）的形成理论提供了新的样本。\n此外，本文还介绍了利用中-日-韩系外行星搜寻项目获取的高分辨、高信噪比光谱对 99 颗晚型巨星进行的物理参数、化学元素丰度和动力学性质的测定。这类恒星处于脱离主序演化到水平分支的阶段，对于了解小质量恒星主序后的结构和演化具有重要的意义。我们用两种不同的方法测定了恒星的大气参数，给出了15种化学元素的丰度关于金属丰度的关系，包括四种α元素（Mg、Si、Ca、Ti），三种奇Z元素（Al、K、Sc），四种铁峰元素（V、Cr、Fe、Ni），和四种重元素（Y、Ba、La、Eu）。我们还给出了它们在在银河系中的运动学参数，其中绝大部分星属于薄盘星。 |
| 英文摘要 | Brown dwarfs are widely known as “failed stars”, with masses falling between the deuterium-burning limit and the hydrogen-burning limit. It is generally considered that a brown dwarf with similar chemical composition to the Sun has the lower mass limit of ∼ 13MJ and upper mass limit of ∼ 80MJ. So far, many surveys show that the number of brown dwarf-mass companions is significantly lower than that of super-massive planets or low mass stars. Investigating why the“brown dwarf desert” exists is very important for understanding the formation processes of planets and stars.\nWe report the discovery of a substellar companion around the intermediate-mass giant HD 175679. Precise radial velocity data of the star from Xinglong Station and Okayama Astrophysical Observatory (OAO) revealed a Keplerian velocity variation with an orbital period of 1366.8 ± 5.7 days, a semiamplitude of 380.2 ± 3.2m s−1 , and an eccentricity of 0.378 ± 0.008. Adopting a stellar\nmass of 2.7 ± 0.3 M⊙, we obtain the minimum mass of the HD 175679 b is 37.3 ± 2.8 MJ, and the semimajor axis is 3.36 ± 0.12 AU, This discovery is the second brown dwarf companion from a joint planet-search program between China and Japan. As the 8th brown dwarf-mass companion to intermediate-mass giants, HD 175679 b is somewhat unique in some respects. Although it has been well known that more massive stars tend to host more massive planets or brown dwarfs than lower-mass stars, HD 175679 b has the largest companion-to-host mass ratio (Mp sin i/M∗ = 13.8MJ/M⊙) among those discovered brown dwarfs around intermediate-mass giants. Furthermore, HD 175679 b is the first brown dwarf with semimajor axis a > 2.5AU, and eccentricity e > 0.3 around evolved stars, displaying the diversity of substellar companions falling in the ‘brown dwarf desert’ regime. The large semimajor axis and relative high eccentricity of HD 175679 b provide a clue to the gravitational collapse scenario.\nInvestigating stellar parameters and chemical abundances of stars in different evolution stages are essential for understanding the Galactic evolution history We also present basic stellar parameters of 99 late-type G giants based on high resolution spectra obtained by the High Dispersion Spectrograph attached to Subaru Telescope. These stars are targets of a Doppler survey program searching for extra-solar planets among evolved stars, with a metallicity of −0.8 < [Fe/H] < +0.2. We also derived their abundances of 15 chemical elements, including four α-elements (Mg, Si, Ca, Ti), three odd-Z light elements (Al, K, Sc), four iron peak elements (V, Cr, Fe, Ni), and four neutron-capture elements (Y, Ba, La, Eu). Kinematic properties reveal that most of the program stars belong to the thin disk |
| 中文关键词 | 褐矮星 ; 视向速度 ; 晚型巨星 ; 大气参数 ; 化学丰度 |
| 英文关键词 | brown dwarf radial velocity late-type giant atmospheric parameters chemical abundance |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 来源学科分类 | 天体物理 |
| 来源机构 | 中国科学院国家天文台 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/287030 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王靓. 晚型G巨星周围发现的褐矮星以及巨星的光谱分析[D]. 中国科学院大学,2012. |
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