磁性 Ap 星中的钙同位素异常与分层

我们对 23 颗具有不同温度和磁场强度的磁性化学特殊 (Ap) 星大气中的 Ca 同位素组成和分层进行了精确调查。利用 8m ESO VLT 上的 UVES 光谱仪，我们获得了 Ap 星在 3000-10000 A 波长范围内的高分辨率光谱。通过详细的光谱合成计算，我们重现了光学和紫外光谱区域的多种 Ca 线，推断了 Ca 丰度的整体垂直分布，然后利用波长 $\lambda$ 8498 A 处的红外三重态 Ca II 线轮廓，推导了相对同位素组成及其对高度的依赖性。在研究的 23 颗恒星中，有 22 颗发现 Ca 存在强烈的分层现象，通常在 $\log \tau_{5000} \sim -1$ 以下超丰 1.0-1.5 dex，而在 $\log \tau_{5000} = -1.5$ 以上强烈贫乏。$\lambda$ 8498 A 处的红外三重态 Ca II 线揭示了重同位素 $^{46}\text{Ca}$ 和 $^{48}\text{Ca}$ 的显著贡献，它们在地球 Ca 同位素混合物中占比不到 1%。我们证实了之前的发现，即重 Ca 同位素的存在通常与磁场强度呈负相关。此外，我们发现对于表面磁场相对较弱 ($\le 4\text{-}5\text{ kG}$) 的 Ap 星，轻同位素 $^{40}\text{Ca}$ 集中在光球层附近，而重同位素在外层大气中占主导地位。这种首次在任何金属的恒星大气中观测到的垂直同位素分离现象，在磁场强度高于 6-7 kG 的恒星中消失。我们认为，在 Ap 星中观测到的整体 Ca 分层和深度依赖的同位素异常可能归因于辐射驱动扩散和光致漂移的联合作用。