Molecular environment of the yellow hypergiant star HD 269953

Abstract

Las hipergigantes amarillas son estrellas masivas, probablemente en una etapa evolutiva posterior a la de supergigante roja. En esta fase, se suelen dar eventos de pérdida de masa, en los cuales el material eyectado forma envolturas de gas y polvo alrededor de la estrella. HD 269953 fue sugerida como candidata a hipergigante amarilla. Aunque no se reportó ningún evento eruptivo en este objeto, en su entorno existe una gran cantidad de gas molecular de CO. Para entender la dinámica en la región de gas molecular, obtuvimos un espectro de alta resolución de HD 269953 en la banda K, usando IGRINS en GEMINI Sur. El espectro es rico en líneas en emisión. En particular, detectamos emisión en las bandas moleculares de JCO y 13CO. La abundancia de esta última indica que la envoltura posee material procesado, eyectado por un objeto evolucionado. Además, identificamos emisión de vapor de agua caliente que resulta, de acuerdo a nuestro conocimiento, el primer reporte de detección de agua en el entorno de una estrella masiva evolucionada. Los resultados de nuestro análisis sugieren que el gas CO está confinado en un anillo que rota con velocidad proyectada en la línea de la visual de 9 ± 0.5 km s '. No se observa ensanchamiento rotacional en las líneas de vapor de agua, y su temperatura es alrededor de 400 K menor que la de las bandas de CO, lo que implica que la región de formación de las líneas de vapor de agua se encuentra algo más alejada de la estrella central que el anillo de CO.

Yellow hypergiants are massive stars, most likely in post-red supergiant evolutionary state. Stars in this phase can undergo multiple outbursts, and the ejected material might enshroud the stars in gaseous and dusty shells or envelopes. The object HD 269953 has been suggested to be a candidate yellow hypergiant. Although no historic outburst has been reported for that object, its environment hosts a substantial amount of warm CO gas. To unveil the dynamics within the molecular gas we obtained a high-resolution (R. ~ 45 000) K-band spectrum of HD 269953 with IGRINS at GEMINI-South. We find that the spectrum is rich in emission features. In particular, we detect emission from the UCO and 13CO molecular bands. The latter is strongly enriched, in agreement with the hypothesis that the environment contains processed matter that has been released from an evolved object. Moreover, we identified emission of hot water vapor, which is, to our knowledge, the first detection of water in the vicinity of an evolved massive star. The results from our analysis suggest that the CO gas is confined in a ring that rotates with a velocity of 9 ±0.5kms-1, projected to the line of sight. No rotational broadening is seen in the lines of water vapor, and their temperature is about 400 K cooler than that of the CO bands implying that the line-formation region of water vapor is located slightly farther away from the star than the CO ring.