文 / 陈静 罗阿理 李荫碧
最新科研进展
近日，国家天文台陈静博士、罗阿理研究员、李荫碧副研究员及合作者利用LAMOST DR9中分辨光谱数据发现了606颗特殊演化阶段的S型恒星。这是自1984年以来一次性搜寻S型恒星数量最多的研究工作，极大地扩充了S型恒星的样本，这为进一步研究恒星的演化以及慢中子俘获过程提供了极佳的资源。在这之前，已发现的S型恒星仅有约1000颗。该工作体现了LAMOST大样本光谱数据在证认特殊天体方面的优势。该成果发表在国际知名天文期刊《天体物理学报》（2022, ApJ, 931, 133）。
早期，天文学家发现了一批红色的星，它们的温度和光谱型和M型恒星相似，但是光谱中有明显的氧化锆（ZrO）分子带，这种特征既不符合M型星也不符合碳星的恒星被命名为S型恒星。S型恒星是小质量恒星演化过程中从M型恒星向碳星过渡阶段的中间产物，它们处于恒星的热脉冲AGB阶段，演化到这个阶段的恒星会将碳元素和慢中子俘获过程中产生的一些重元素传输到恒星表面，使得恒星大气中这些元素的含量不断增加。根据大气中碳元素的含量可以区分S型恒星和碳星，碳星中碳元素含量大于1，S型恒星中碳元素的含量一般在0.5到1之间。后来随着越来越多的S型恒星被观测到，天文学家发现了锝元素衰变了的S型恒星。这类S型恒星是处于双星系统中的主星，白矮星为伴星，锝已经在质量转移的过程中衰变了。所以目前S型星被分成两类：一类是内禀S型星，它遵从恒星从M型恒星到S型恒星再到碳星的演化序列，光谱中有锝线；另一类是外赋S型星，它们处于双星系统中，有一颗白矮星作为伴星，光谱中没有锝线。
图1: 从上到下依次是M型星、S型星和碳星的LAMOST中分辨率光谱
陈静等人利用LAMOST DR9的光谱数据以及Gaia DR2的数据，挑选出一百多万条低温巨星光谱，然后从中筛选出两万多条ZrO带指数大于0.25的光谱，再利用支持向量机以及人眼检查的方法，最终挑选出606颗S型恒星，其中有539颗是首次被发现的，这些S型星中很大一部分都是变星或者长周期变星，而且它们基本都分布在银纬图片之间。研究团队利用视向速度从中挑选出了238颗双星候选体。
图2：S型恒星的空间分布，蓝色点为已发现的S型恒星，红色点为该工作中发现的S型星。S型恒星的空间分布，蓝色点为已发现的S型恒星，红色点为该工作中发现的S型星。
近几十年来，关于M型星和碳星的研究较多，但是对于演化阶段处于两者之间的S型恒星的研究却很少。这批样本的发现，对于研究恒星从M型恒星到S型恒星再到碳星的演化过程，以及慢中子俘获过程中重元素增丰以及变星双星的性质等提供了重要的数据支持。
论文链接：
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac66de/pdf
新闻来源：LAMOST之声公众号
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