[論文レビュー] Evolutionary tracks and isochrones for alpha-enhanced stars

Bernardo Salasnich, L. Girardi+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 26, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 4被引用数 12

ひとこと要約

本論文では、星のモデルと同一の化学組成に基づいて導かれた一貫した透過率を用いて、アルファ過剰星の自己整合的進化曲線および等温線を提示する。主な結果は、同じ金属量の太陽尺度モデルと比較して、アルファ過剰等温線の有効温度が高くなることであり、高金属量では単に金属量を再スケーリングするだけでは正確に再現できないことである。特に、古く金属が多い星族において顕著である。

ABSTRACT

We present four large sets of evolutionary tracks for stars with initial chemical compositions [Y=0.250, Z=0.008], [Y=0.273, Z=0.019], [Y=0.320, Z=0.040] and [Y=0.390, Z=0.070] and enhancement of alpha elements with respect to the solar pattern. The major improvement with respect to previous similar calculations is that we use consistent opacities - i.e. computed with the same chemical composition as adopted in the stellar models - over the whole relevant range of temperatures. For the same initial chemical compositions [Y,Z] and otherwise identical input physics we present also new evolutionary sequences with solar-scaled mixtures of abundances. Based on these stellar models we calculate the corresponding sets of isochrones both in the Johnson-Cousins UBVRIJHK and HST/WFPC2 photometric systems. Furthermore, we derive integrated magnitudes, colours and mass-to-light ratios for ideal single stellar populations with total mass equal to 1 Msun. Finally, the major changes in the tracks, isochrones, and integrated magnitudes and colours passing from solar-scaled to alpha-enhanced mixtures are briefly outlined. Retrieval of the complete data set is possible via http://pleiadi.pd.astro.it .

研究の動機と目的

• 全温度範囲にわたってアルファ過剰星組成のための一貫した透過率表の不足に対処する。
• 半太陽から三倍太陽の金属量におけるアルファ過剰星の正確な進化曲線および等温線を提供する。
• バルジーや楕円銀河のようなアルファ過剰星族を有する銀河の信頼性の高い人口合成モデリングを可能にする。
• アルファ過剰モデルと太陽尺度モデルを比較し、等温線の位置および統合的光度特性における差を定量化する。
• 公開ウェブリポジトリを通じてデータを容易に入手可能にするなど、観測天文学への応用を促進する。

提案手法

• 初期質量 0.15 から 20 M☉、金属量 Z = 0.008, 0.019, 0.040, 0.070 の四つのグリッドの星の進化曲線を計算し、ヘリウム-金属増加比 Y = 0.23 + 2.25Z を用いる。
• 星のモデルと同一のアルファ過剰化学組成に対して一貫した透過率を計算し、全温度範囲をカバーする。
• 同じモデルセットに対して、ジョンソン＝カウニズス (UBVRIJHK) および HST/WFPC2 光度システムにおける等温線を生成する。
• 総質量 1 M☉ の理想単一星族 (SSP) に対して、スロープ x = 1.35 のサルペター初期質量関数を用いて、統合的等級、色、質量光度比を導出する。
• Girardi et al. (2000) と同一の入力物理法則を用いるが、透過率およびニュートリノエネルギー損失率をアルファ過剰組成に合わせて調整する。
• 観測された M/L_V = 0.19 ± 0.04 を 10^8 年の年齢、Z = 0.008 のLMCの星団NGC 1866と一致させることで、下限質量 M_l = 0.068 M☉ を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アルファ過剰星組成は、太陽尺度モデルと比較して、ヘルツシュプルング＝ラッセル図における等温線の位置と形状にどのように影響を与えるか？
• RQ2 星のモデルと同一のアルファ過剰組成に合わせて計算された一貫した透過率と、不一致または補間された透過率とを比較した場合、星の進化および等温線特性にどのような影響を与えるか？
• RQ3 高金属量 (Z ≥ 0.040) におけるアルファ過剰効果は、太陽尺度モデルの [Fe/H] 金属量を再スケーリングすることで正確に再現可能か？
• RQ4 古く金属が多い状況における、アルファ過剰単一星族と太陽尺度星族との間で、統合的光度特性（等級、色、M/L比）にどのような差が生じるか？
• RQ5 同じ初期質量および金属量におけるアルファ過剰モデルと太陽尺度モデルとの間で、有効温度、光度、進化時間スケールにどのような定量的差が生じるか？

主な発見

• アルファ過剰等温線は、同じ金属量 Z の太陽尺度等温線と比較して、一貫して高い有効温度を持つ。これは、アルファ過剰混合物における透過率が低いためである。
• 星のモデルと同一の化学組成に合わせて計算された一貫した透過率は、特に主系列および準主系列段階に重要な高温領域において、より正確な進化曲線をもたらす。
• 高金属量 (Z ≥ 0.040) では、[Fe/H] を再スケーリングしてアルファ過剰モデルを模倣することは失敗する。特に、古く金属が多い星族では、有効温度および色の差が顕著である。
• アルファ過剰単一星族の統合的等級、色、質量光度比は、太陽尺度モデルと顕著に異なる。特に V 帯および I 帯でのシフトが顕著である。
• 古く金属が多い (Z = 0.070) アルファ過剰等温線は、太陽尺度等温線と比較して色-等級図で青方にずれている。これは、別個の人口合成モデルの必要性を示している。
• データセットは http://pleiadi.pd.astro.it で入手可能であり、両方の光度システム（ジョンソン＝カウニズスおよびHST/WFPC2）における完全な進化曲線、等温線、光度特性を含む。これらは、人口合成および観測モデリングに即座に利用可能である。