The group of [lambda] Bootis stars / eingereicht von Ernst Paunzen

• VerfasserIn: Paunzen, Ernst
• Place / Publishing House: 2000
• Year of Publication: 2000
• Language: English
• Physical Description: 243 S.; graph. Darst.

ger: Ziel dieser Dissertation war von Beginn an eine homogene Gruppe von metallarmen Sternen genannt #lambda# Bootis Gruppe zu finden und eine detaillierte Analyse ihrer Gruppeneigenschaften durchzufuehren. Da das publizierte Datenmaterial nicht ausreichte um diese Ziele zu erreichen, wurden umfangreiche Beobachtungen in einem weiten Spektralbereich (reichend vom Ultravioletten bis zum fernen Infraroten), durchgefuehrt. Basierend auf einer Liste von sicheren Mitgliedern aus der Literatur wurden photometrische Bereiche definiert in denen die Entdeckungswahrscheinlichkeit maximal ist. Es wurden 708 Programmsterne im galaktischen Feld, in sechs offenen Sternhaufen und in der Orion OB1 Assoziation mittels Klassifikationsspektroskopie untersucht. Dabei wurden 26 neue #lambda# Bootis Sterne gefunden und weitere 18 Objekte konnten als definitive Mitglieder klassifiziert werden. Mit der Ausnahme von sechs Objekten sind alle Spektren der Mitglieder in einem Atlas am Ende dieser Dissertation zusammengefasst. Die entgueltige Liste von #lambda# Bootis Sternen enthaelt 66 individuelle Objekte sowie zwei spektroskopische Doppelsterne, wobei jeweils beide Komponenten #lambda# Bootis Sterne sind. Die Anzahl der Mitglieder konnte damit mehr als verdreifacht werden. Die praezisen Messwerte der Hipparcos Mission lieferten einen ersten Anhaltspunkt ueber den Entwicklungszustand der #lambda# Bootis Gruppe. Aus den Parallaxenmessungen ergab sich, dass die individuellen Mitglieder den gesamten Bereich von der Hauptreihe bis zur Nachhauptreihe bevoelkern. Sowohl die galaktischen Geschwindigkeitskomponenten als auch die Entfernungen sind typisch fuer Population I Objekte. Allerdings ist es mit diesen Daten nicht moeglich zwischen Vorhauptreihen- und Hauptreihenentwicklungszustand zu unterscheiden. Die Verteilung der projizierten Rotationsgeschwindigkeiten fuer die Gruppenmitglieder ist sehr aehnlich derjenigen von normalen Sternen. Das wuerde fuer einen fruehen Entwicklungszustand sprechen. Obwohl der Schwerpunkt dieser Dissertation auf Beobachtungen liegt, wurde auch der theoretische Aspekt behandelt. Ein Modell wurde entwickelt um die Separation von Gas und Staub in den aeusseren Huellen besser zu verstehen. Es zeigte sich, dass die a-priori postulierte Separation tatsaechlich astrophysikalisch moeglich ist. Das wuerde das gefundene Haeufigkeitsmuster (Eisengruppenelemente sind verglichen mit der Sonne unterhaeufig hingegen sind die leichten Elemente wie Kohlenstoff, Stickstoff Sauerstoff und Schwefel sonnenhaeufig) erklaeren. Um dieses Haeufigkeitsmuster naeher zu untersuchen wurden alle diesbezueglichen Daten aus der Literatur herangezogen. Da diese Daten nicht ausreichten um ein klares Ergebnis zu erzielen, wurden eigene spektroskopische Beobachtungen durchgefuehrt. NLTE Elementhaeufigkeiten von Kohlenstoff und Sauerstoff einer grossen Anzahl von Mitgliedern ergab eine geringe unterhaeufig relativ zur Sonne. Zusaetzlich wurden detaillierte Elementhaeufigkeiten von sieben weiteren Objekten bestimmt. Ueberraschenderweise wurde kein typisches Haeufigkeitsmuster gefunden. Die individuellen Sterne zeigen eine grosse Streuung um einen Mittelwert, d.h. diese Gruppe zeigt kein universales Haeufigkeitsmuster. Da die meisten Gruppenmitglieder innerhalb des klassischen Instabilitaetsstreifens liegen wurde das Pulsationsverhalten (Asteroseismologie) der individuellen Objekte untersucht. Dabei konnten 18 neue pulsierende Sterne entdeckt werden, weitere 29 Objekte stellten sich innerhalb der Messgenauigkeit, typischerweise 0.003 mag, als konstant heraus. Die Amplituden und Perioden sind vergleichbar mit denen von #delta# Scuti Sternen. Aber das Verhaeltnis von pulsierenden und konstanten Objekten innerhalb des Instabilitaetsstreifen scheint signifikant hoeher (ueber 50 Prozent) als fuer #delta# Scuti Sterne zu sein. Im naechsten Schritt wurden Beobachtungskampagnen fuer zwei Sterne durchgefuehrt. Obwohl keine eindeutige Modenidentifikation moeglich war, zeigte es sich, dass gaengige Pulsationsmodelle die Resultate sehr gut wiedergeben. Die INES Datenbasis der neu und homogen reduzierten IUE Daten wurde benutzt um eindeutige Kriterien fuer eine Mitgliedschaft zu finden. Dazu wurden sowohl niedrig als auch hochaufgeloeste Spektren verwendet. Es gelang eindeutige Linienverhaeltnisse zu finden, die eine Vorselektion von Kandidaten ermoeglichen. Weiters konnte gezeigt werden, dass die Flussdepressionen bei 1600 und 3040 Angstroem nicht eindeutig und daher nicht als Kriterien heranzuziehen sind. Ein mit dem ISO Satelliten durchgefuehrtes Beobachtungsprojekt lieferte Spektren und photometrischen Daten im nahen und fernen Infrarot. Ziel war es hier einen durch die IRAS Daten angedeuteten Infrarotexzess zu finden. Dieser sollte durch zirkumstellaren Gas und Staub verursacht werden. Leider stellte sich heraus, dass die derzeitigen instrumentellen Kalibrationen nicht ausreichen um eindeutige Resultate zu erzielen. Allerdings wurde ein (bis jetzt unidentifiziertes) signifikantes Absorptionsmerkmal bei 35000 Angstroem gefunden. Ein Vergleich mit anderen Sterngruppen (Blue Stragglers, F-weak und intermediaere Population II), die oefters im Zusammenhang mit #lambda# Bootis Sternen genannt werden, brachte kein eindeutiges Ergebnis. Das liegt einerseits an der uneinheitlichen Definition dieser Gruppen andererseits an der fehlenden Trennschaerfe der zur Verfuegung stehenden Daten. Der Autor schlaegt, basierend auf allen durchgefuehrten Beobachtungen und Analysen, folgende Definition fuer die Gruppe der #lambda# Bootis Sterne vor: #lambda# Bootis Sterne sind metallarme, spaete B bis mittlere F, Population I Objekte.

eng: With this thesis two main goals have been achieved: to establish a homogeneous group of metal-weak, population I objects called #lambda# Bootis stars and to make a statistical sound analysis of its properties. Based on already known members, photometric boxes were selected and a whole sky spectroscopic survey for new #lambda# Bootis stars was performed. In total, 708 program stars in the galactic field, six open clusters and the Orion OB1 association were spectroscopically observed with classification resolution. As a final result, 26 newly discovered #lambda# Bootis stars and the confirmation of 18 candidates are reported. The spectra of all but six members are presented in an extensive atlas. The final master list includes 66 individual members and two spectroscopic binary systems with both components being #lambda# Bootis stars which means that the apparent number of members have been tripled. This final database serves as starting point for a statistical analysis of the group properties. The kinematic data as well as parallaxes from the Hipparcos database revealed that the #lambda# Bootis stars comprise the whole area between the Zero-Age-Main-Sequence and Terminal-Age-Main-Sequence in the Hertzsprung-Russell-diagram being true population I objects. The distribution of the projected rotational velocity is very similar to those of normal type stars and furthermore strengthens the rather unevolved nature of these objects. In order to understand the theoretical aspect of the #lambda# Bootis phenomenon better, a model was developed which should help to clarify the gas-dust separation in a possible shell. It was shown that the a-priori postulated separation is physically possible and realistic. A detailed analysis of the apparent abundance pattern of the group members (Non-LTE abundances of carbon and oxygen as well as detailed LTE abundances were derived) resulted in a high scatter around a group mean. The #lambda# Bootis stars can therefore not be defined upon a unique abundance pattern shared by all members of this group. Asteroseismology was applied to the known members resulting in 18 new detected pulsating as well as 29 probable constant stars. The pulsational behavior (including the results of two multisite campaigns) of the members are very similar to that of classical #delta# Scuti stars with the exception that the ratio of variable to nonvariable members within the instability strip is significantly higher than 50 percent. The INES database for the IUE data was used to establish membership criteria in the UV region. This was successfully applied to the low as well as to the high resolution spectra. It was shown that the flux depressions at 1600 and 3040 Angstroem are not unique to the group of #lambda# Bootis stars and should not be taken into account. ISO photometry and spectroscopy was performed to detect IR-excesses already mildly indicated by the IRAS data. Beside a significant absorption feature at 35000 Angstroem, the available calibrations for this instrument are still too poor to get precise and reliable results. A comparison with other star groups possible related to the #lambda# Bootis stars gave no very conclusive results. It was shown that the groups of F-weak, intermediate Population II and Field-Blue Stragglers are still ill-defined. It is not possible to distinguish these groups on the base of kinematic data. There is also an apparent overlap in the classical photometric diagrams making a clear separation very difficult. Taking all investigations into account, the author would suggest the following definition for the group of #lambda# Bootis stars: #lambda# Bootis stars are late B to mid F, metal-weak, Population I objects.