赫歇尔望远镜观测下的 W Hya 星风 - I. CO 包层

渐近巨星支（AGB）恒星通过恒星风失去其包层，但其驱动机制尚未被充分理解。表征外流的成分、热结构和动力学结构提供了理解 AGB 演化所必需的约束，包括质量损失率和同位素比率。我们利用赫歇尔空间天文台（Herschel Space Observatory）搭载的 HIFI、PACS 和 SPIRE 仪器以及地面望远镜获取的数据，对低质量损失率的富氧 AGB 星 W Hya 的星风 CO 发射进行了建模。利用分辨出的 HIFI 谱线，通过 $^{12}$CO 和 $^{13}$CO 谱线约束了内禀 $^{12}$C/$^{13}$C 比率。外流加速至约 5.5 km/s 的过程相当缓慢，可以用指数为 5 的 beta 型速度律来表示；超过此点后，加速至 7 km/s 的终端速度则较快。利用 J=10-9、9-8 和 6-5 跃迁，我们发现 W Hya 的内禀 $^{12}$C/$^{13}$C 比率为 $18\pm10$，其中误差棒主要源于 $^{12}$CO 丰度的不确定性以及 4.6 $\mu$m 附近的恒星流量。为了匹配低激发 CO 谱线，这些分子需要在约 500 个恒星半径处发生光致解离。PACS 图像在 70 $\mu$m 处测得的径向尘埃发射强度剖面显示，在超过 20 角秒处的发射明显强于我们模型的预测。星风的初始缓慢加速意味着包层下部的星风驱动效率低下。星风中最终的动量注入可能是由于尘埃物种的晚期凝结导致不透明度增加的结果。推导出的 W Hya 内禀同位素体比率与首次挖掘（first dredge-up）设定的值一致，暗示其初始质量为 2 M$_\odot$ 或更大。然而，基于该同位素比率推导出的主序星质量存在较大的不确定性。