Bowen Fluoreszenz Anregung von neutralem Sauerstoff (O I) in Be Sternen

[Ehemaliges Mitglied]

Das NIR-Spektrum des Be Sterns phi Per zeigt eine überraschend starke OI-Linie bei 8446 Ängström gegenüber der OI-Linie bei 7772 Angström:

Die Oszillatorenstärke der 7772-Linie beträgt log(gf)=0.369, die der 8446-Linie dagegen log(gf)=0.236 (Daten aus Allen's Astrophysical Quantities), sodass man eigentlich ein umgekehrtes Intensitätsverhältnis erwarten sollte.

Ein ähnliches Phänomen zeigt das Spektrum von gam Cas. Ein Abgleich mit einem höher aufgelösten ProAm-Spektrum aus der BeSS-Datenbank zeigt das gleiche Intensitätsverhältnis bei phi Per (hier wird zusätzlich die Überlagerung der O I-Linie mit einer schwächeren Paschen-Linie deutlich):

Des Rätsels Lösung ist die selektive Population des 8446-Übergangs durch Bowen-Fluoreszenz: H I Lyman beta-Photonen des heißen Be-Sterns pumpen den Übergang, der schließlich zur 8446-Emission führt:

Der Bowen-Fluoreszenz Mechanismus spielt eine große Rolle bei planetarischen Nebeln und ich war überrascht, dass er auch bei Be-Sternen beobachtbar ist- Daher dieser kleine Beitrag zu diesem interessanten Aspekt (Literatur hierzu: https://adsabs.harvard.edu/full/1981A&A...103....1B).
Noch nicht ganz geklärt ist offenbar die ebenfalls zu beobachtende hohe Intensität des Ca-Triplets im NIR (Be-Sterne zeigen keine Ca H/K-Emissionslinien).

Beste Grüsse

Matthias

 

[Ehemaliges Mitglied]

Der Bowen-Fluoreszenz Mechanismus spielt eine große Rolle bei planetarischen Nebeln und ich war überrascht, dass er auch bei Be-Sternen beobachtbar ist

...und offenbar ist der Mechanismus auch bei kataklysmisch Veränderlichen wie T Coronae Borealis (T CrB) aktiv: https://arxiv.org/abs/2501.02984
Im Preprint vom 7. Januar 2025 wird eine O I Emissionslinie bei 8446 Angström dem "bright spot" zugeordnet, der beim Massetransfer in der Akkretionsscheibe durch Bowen Fluoreszenz entsteht.

 

[Peter Fischer]

Hallo,

zu der Oszillatorenstärke habe ich ein paar Fragen:
Ich habe es so verstanden, dass die Angaben der Oszillatorenstärke in "Astrophysical Quantities" sich auf die Absorptionslinie beziehen.
In der Spectraldatenbank der NIST ( NIST OI ) ist die relative Intensität der 8846 (ein Triplet?) größer als bei 7772.
Warum ist die Oszillatorstärke log (gf) bei der NIST gegenläufig zur relativen Intensität?

Viele Grüße
Peter

 

[Ehemaliges Mitglied]

Hallo Peter,

Ich habe es so verstanden, dass die Angaben der Oszillatorenstärke in "Astrophysical Quantities" sich auf die Absorptionslinie beziehen.

Korrekt! Die Oszillatorstärke ist aber symmetrisch zwischen Absorption und Emission, sodass gilt: g1f(abs) = -g2f(em):

8846 (ein Triplet?)

Korrekt! Sowohl die Linie bei 8846 als auch die Linie bei 7772 sind Multiplets. Oftmals kann der Wert für individuelle Linien eines Multiplets aber nicht angegeben werden:

"Whenever the wavelengths of individual lines within a multiplet
are extremely close, only an average wavelength for the multiplet
as well as the multiplet A-value are given, and this is indicated by
an asterisk (*) to the left of the wavelength This also has been done
when the transition probability for an entire multiplet has been
taken from the literature and values for individual lines cannot be
determined because of insufficient knowledge of the coupling of
electrons." (CRC Handbook of Chemistry and Physics)

Warum ist die Oszillatorstärke log (gf) bei der NIST gegenläufig zur relativen Intensität?

Die Angaben zur relativen Intensität sind nicht sehr zuverlässig und nur mit Einschränkungen zur gebrauchen. Du kommst auf eine Seite mit Hinweisen hierzu, wenn Du auf das rote Fragezeichen im Header der dritten Spalte der NIST-Tabelle klickst:

Beste Grüsse

Matthias

 

[Ehemaliges Mitglied]

zu der Oszillatorenstärke habe ich ein paar Fragen:

Falls Du Dich auch etwas für die Geschichte zur Jagd nach präzisen Oszillatorstärken interessierst, gibt es ein sehr gutes Buch hierzu:

The Analysis of Starlight - Two Centuries of Astronomical Spectroscopy

Die Kapitel "The need for absolute oscillator strengths" 10.8.4. und "Blackwell’s precise Oxford oscillator strengths, and the great solar iron abundance controversy" 10.8.5. sind spannende Wissenschaftsgeschichte.

 

[Peter Fischer]

Hallo Matthias,

vielen Dank für die ausführlichen Antworten. Ich hatte mich immer bei der NIST Datenbank an der relativen Intensität orientiert. Mit den Oszillatorenstärken ist man da wohl besser bedient.

Viele Grüße
Peter