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Astronomy & Astrophysics manuscript no. draft_vh_paperI ©ESO 2025 February 3, 2025 Discovery of ionized circumstellar gas emission around the long-period Cepheid ℓCarinae with ALMA V. Hocdé1 , T. Kami´nski2, M. Lewis3, N. Nardetto4, P. Kervella5, and G. Pietrzy´nski1 1 Nicolaus Copernicus Astronomical Centre, Polish Academy of Sciences, Bartycka 18, 00-716 Warszawa, Poland email : vhocde@camk.edu.pl 2 Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences, Rabia´nska 8, 87-100 Toru´n, Poland 3 Leiden Observatory, Leiden University, P.O. Box 9513, 2300 RA Leiden, The Netherlands 4 Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, France 5 LESIA, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris-Cité, 5 Place Jules Janssen, 92195 Meudon, France Received 2 December 2024 ; accepted 22 January 2025 ABSTRACT Cepheid circumstellar emissions have previously been detected via both infrared excess and infrared interferometric observations at a few stellar radii. Those studies have shown that these circumstellar emission can be produced by ionized gas, however there is no direct observational evidence to confirm this hypothesis. In this letter we explore the continuum emission and a spectrum of the bright and long-period Cepheid, ℓCar (P = 35.56 day) at millimeter-wavelengths in order to detect possible effects of ionized gas emission. We presented ALMA observations of ℓCar in two spectral setups in Band 6 (near 212 and 253 GHz, respectively) and we compared the measured flux density to one expected for the stellar continuum. We also derived the spectral index and probed the presence of Radio Recombination Lines (RRL). We report statistically significant emission of about 3.5 mJy in the two spectral ranges, which is about 2.5 times the stellar continuum emission. For the first time, we are also able to derive the spectral index of the flux density (S ν ∝να), α = +1.26±0.44 (∼3σ error), which is characteristic of partially optically thick ionized gas emission. Additionally, we discovered an emission line from a RRL of hydrogen H29α centered on the stellar rest velocity, smaller in spatial extent than about 0′′.2 (≲100 AU), with a symmetric profile with a width at half power of 55.3±7.5 km s−1(1σ error). It confirms the presence of ionized gas emission near ℓCar. The millimeter emission detected from ℓCar can be attributed to ionized gas emission from the Cepheid’s chromosphere. Further radio interferometric observations are necessary to confirm the occurrence of these ionized gas envelopes around Cepheids of different pulsation periods. Key words. Techniques : Radio – stars: variables: Cepheids – stars: atmospheres 1. Introduction The Cepheid ℓCarinae (ℓCar, HD 84810, HIP 47854) has the largest angular diameter among southern hemisphere Cepheids (in average 2.9 mas), making it an ideal candidate for investigat- ing its photosphere and circumstellar environment. Additionally, with a pulsation period of P = 35.55 days, ℓCar is the clos- est analog to the long-period, extragalactic Cepheids observed by the James Webb Space Telescope (JWST). Therefore, under- standing the evolution and the physics of this star is important to infer the properties of the Period-Luminosity (PL) relation of long-period …더보기
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번역 (Translation):
천문학 및 천체 물리학 원고 번호. draft_vh_paperi © ESO 2025 2025 2025 년 2 월 3 일, Alma V. Hocdé1, T. Kami´nski2, M. Lewis3, N. Nardetto4, P. Kervella5 및 G. Pietrzy ‘Nicki11111111111111111111111111111111111111111111111111111111. 폴란드 과학 아카데미, Bartycka 18, 00-716 폴란드 Warszawa, 폴란드 이메일 : vhocde@camk.edu.pl 2 Nicolaus copernicus 천문학 센터, 폴란드 과학 아카데미, Rabia´nska 8, 87-100 Toru´n, 폴란드 3 Leiden Undervatory, Leiden University, P.O. Box 9513, 2300 Ra Leiden, 네덜란드 4 Université Côte D ‘Azur, Personsporatoire de la Côte D’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, France 5 Lesia, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris-Cité, 5 지울 Jansen, 921 프랑스는 2024 년 12 월 2 일을 받았다. 2025 년 1 월 22 일에 허용 된 초록 Cepheid Equietellar 배출량은 이전에 몇 가지 별 반경에서 적외선 과잉 및 적외선 간섭계 관찰을 통해 감지되었습니다. 이러한 연구에 따르면 이러한 상황이 이온화 된 가스에 의해 생성 될 수 있지만이 가설을 확인하기위한 직접적인 관찰 증거는 없습니다. 이 서한에서 우리는 이온화 된 가스 방출의 가능한 효과를 감지하기 위해 밀리미터 파장에서 연속체 방출과 밝고 긴 기간 cepheid의 스펙트럼을 탐색합니다. 우리는 대역 6에서 2 개의 스펙트럼 설정 (각각 212 및 253GHz 근처)에서 ℓ CAR의 ALMA 관찰을 제시했으며 측정 된 플럭스 밀도를 항성 연속체에 대해 예상 한 것과 비교했습니다. 또한 스펙트럼 지수를 도출하고 무선 재조합 라인 (RRL)의 존재를 조사했습니다. 우리는 2 개의 스펙트럼 범위에서 약 3.5 MJY의 통계적으로 유의 한 방출을보고하는데, 이는 항성 연속체 방출의 약 2.5 배입니다. 처음으로, 우리는 또한 부분적으로 광학적으로 두꺼운 이온화 가스 방출의 특징 인 플럭스 밀도 (S ν ∝να), α = +1.26 ± 0.44 (~ 3σ 오차)의 스펙트럼 지수를 도출 할 수 있습니다. 또한, 우리는 약 0 ”. 2 (≲100 au)보다 공간적 범위가 작고, 55.3 ± 7.5 km s -1 (1σ 오류)의 폭을 갖는 대칭 프로파일을 갖는 대칭 프로파일을 갖는 항성 휴식 속도를 중심으로 한 수소 H29α의 RRL로부터 방출 라인을 발견 하였다. 그것은 이온화 된 가스 방출의 존재를 확인합니다. CARC로부터 검출 된 밀리미터 방출은 Cepheid의 크로 스피어에서 이온화 된 가스 방출에 기인 할 수있다. 상이한 맥동 기간의 cepheid 주위에 이들 이온화 된 가스 봉투의 발생을 확인하기 위해서는 추가의 무선 간섭계 관측이 필요하다. 핵심 단어. 기술 : 라디오- 별 : 변수 : Cepheids- 별 : 별 : 분위기 1. 소개 Cepheid ℓcarinae (ℓ car, HD 84810, HIP 47854)는 남반구 Cepheid (평균 2.9 MAS) 중에서 가장 큰 각도 직경을 가지고 있으며, Photosphere와 상황을 조사하기위한 이상적인 후보자가됩니다. 또한, 맥동 기간의 p = 35.55 일로, CARC는 James Webb Space Telescope (JWST)에 의해 관찰 된 긴 기간, 초 이성적인 세프리와의 유사성 유사체입니다. 그러므로이 별의 진화와 물리학에 중점을 두는 것이 중요하다.
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