双DA白矮星TIC 0030545382的星震学与光谱拟合研究

《New Astronomy》：Asteroseismic and spectral fitting study of the double DA white dwarf TIC 0030545382

锂富集巨星大气参数与元素丰度测定及演化机制分析。采用atlas9模型和MOOG合成确定两颗K巨星的大气参数及Li、C、N、O等元素丰度，发现其处于Kiel图中中间质量区域，支持核心氦燃烧阶段化学混合机制。

　　

B.S. 佩索阿 | A. 索纳利 | A.C.S. 桑托斯 | N. 霍兰达

塞阿拉州立大学，物理系，西拉斯·蒙古巴大道，伊塔佩里，福塔莱萨，CE，巴西

摘要

巨星是测试标准恒星演化和核合成过程的绝佳实验室，同时也是探索非标准混合过程的理想对象。在这项研究中，我们描述了两颗锂含量过高的K型巨星。为此，我们采用了atlas9大气模型，并使用了MOOG光谱合成代码，两者均假设了LTE（局部热平衡）条件。我们确定了大气参数（$T_{\mathrm{eff}}$）、[Fe/H]比值以及轻元素（Li、C、N和O）的丰度，还计算了碳同位素比（¹²C/¹³C），并讨论了这些结果在所谓的富锂巨星化学谜题中的意义。这些目标星位于南半球，迄今为止尚未受到足够重视，它们在6708埃波长处呈现出特殊的吸收线特征（$log$）。这些恒星在Kiel图上的位置表明它们属于中等质量天体，位于富锂巨星最常出现的区域，即RGB（红巨星分支）和核氦燃烧阶段。

引言

当恒星进入红巨星分支（RGB）时，锂会发生显著稀释。此外，在温度超过2 × 10⁶K的情况下，锂原子容易被破坏，这使得${}^{}$Li成为追踪恒星演化的有效化学示踪剂：锂-7原子的破坏通过⁷Li($\alpha$)⁴He反应发生（Brown和Schramm，1988年）。因此，找到光谱类型为G-K的红巨星且其锂丰度达到$log$（Li）1.50 dex的恒星极为困难。从这一角度来看，多项研究表明，只有1–2%的此类恒星可以被归类为富锂恒星（Brown等人，1989年；Kumar等人，2011年；Gao等人，2019年），并且它们大多处于核氦燃烧阶段（例如，Yan等人，2021年）。

关于红巨星中锂富集现象的传统解释包括：行星或伴星吸积（Alexander，1967年；Siess和Livio，1999a，1999b；Carlberg等人，2010年；Aguilera-Gómez等人，2016年）、红巨星与氦白矮星的合并（Zhang等人，2020年；Holanda等人，2020b）、新星爆发喷射出的富集物质的吸积（Gratton和D’Antona，1989年）或来自热脉动渐近巨星分支伴星的物质吸积（Kirby等人，2016年）、双星系统的潮汐相互作用（Casey等人，2019年），以及低质量巨星通过额外混合过程内部富集锂（Fekel和Balachandran，1993年；Boothroyd等人，1995年；Sackmann和Boothroyd，1999年；Holanda等人，2020a）。然而，一些假设的富集机制可能相互关联，例如与伴星的相互作用可能触发内部自我富集机制。但双星系统似乎并不能完全解释锂富集现象：Jorissen等人（2020年）研究了锂富集与双星系统之间的可能相关性，以及其他一些富锂巨星的共同特征，得出结论认为富锂K型巨星的双星频率与贫锂K型巨星相比并无显著差异。

在解释富锂巨星的典型特征（如红外辐射增强、高投影自转速度、低¹²C/¹³C比值以及⁹Be和⁶Li的同时富集）方面，学术界仍存在争议。主要问题在于，除了锂-7的过量外，没有其他普遍存在于所有已知富锂巨星中的共同特征，这表明这种化学富集可能是多种因素共同作用的结果。最近，Schwab（2020年）指出，锂的富集可以通过氦闪事件引起的化学混合过程来解释。

本研究旨在分析和确定两颗迄今在文献中被忽视的富锂巨星的化学丰度，这是首次对它们进行高分辨率光谱研究。第2节描述了样本选择、观测方法和光谱分析过程。第3节展示了元素丰度测定结果、与文献的比较以及演化讨论。第4节总结了我们的发现和结论。

观测与分析

我们选择了亮度在$V$≤$?60°$δ°范围内的目标星。观测对象是来自“密歇根双星光谱类型目录”第5卷（Houk和Swift，1999年）中的K型巨星，这些恒星此前研究较少。在观测到的恒星中，我们重点关注了两颗在6708埃波长处具有显著吸收线的恒星：HD187818和HD205605。表1展示了相关信息。

结果与讨论

总结与结论

我们对两颗在文献中被忽视的富锂巨星进行了高分辨率光谱分析。富锂巨星是一类化学性质特殊的恒星，它们处于不同的演化阶段，如RGB和核氦燃烧阶段。这些恒星被选为南半球明亮且研究不足的K型巨星的一部分。

CRediT作者贡献声明

B.S. 佩索阿：撰写初稿、方法论设计、数据分析。A. 索纳利：审稿与编辑、数据可视化、验证、软件开发、数据分析、概念构建。A.C.S. 桑托斯：审稿与编辑、数据验证、撰写初稿、数据可视化、验证、项目监督、资源管理、方法论设计、数据采集、数据分析、概念构建。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢OPD/LNA（巴西）工作人员在观测期间的热情接待和宝贵帮助。A.S.获得了巴西国家科学技术发展委员会（CNPq）的141219/2023-8号奖学金。N.H.获得了FAPERJ的资助（项目编号E-26/200.097/2025）。本研究基于在巴西布拉佐波利斯的皮科多斯迪亚斯天文台使用1.6米Perkin-Elmer望远镜进行的观测，观测工作属于OP2019B-001项目范畴。