[論文レビュー] How many low-mass stars do destroy 3He?

C. Charbonnel, J.-D. do Nascimento|arXiv (Cornell University)|May 18, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、赤色巨星分岐星の進化中に3Heを破壊する低質量星の割合を、HIPPARCOSパラレルスを用いて進化状態を制約し、場所およびクラスターの巨星における炭素同位体比（12C/13C）を分析することによって調査している。その結果、低質量星の約60–70％が追加混合を経験しており、観測された3Heの枯渇と銀河系の3He進化要件を満たすことが判明した。

ABSTRACT

We recall the current status of the long-standing 3He problem, and its possible connection with chemical anomalies on the red giant branch. In this context, we collect in the literature all the available observations of the carbon isotopic ratio in field and cluster giant stars. Using the HIPPARCOS parallaxes, we get constraints on the evolutionary status of the field stars of the sample. This allows us to identify the stars that have passed the luminosity function bump and present 12C/13C ratios in disagreement with the standard predictions of stellar evolutionary models. We determine statistically what fraction of low mass stars experience an extra-mixing process on the red giant branch, and are then expected to destroy their 3He at this evolutionary phase. The high number we get satisfies the galactic requirements for the evolution of the 3He abundance.

研究の動機と目的

• 銀河系化学進化における長年の3He問題を解消するために、赤色巨星分岐期に3Heを破壊する低質量星の割合を特定すること。
• 赤色巨星星で観測された化学的異常、特に12C/13C同位体比と3He破壊との関連を検討すること。
• HIPPARCOSパラレルスを用いて場所の巨星星の進化状態を特定し、光度関数のボウムを通過した星を同定すること。
• 12C/13C比の異常を示す低質量星の割合を統計的に定量すること。
• 観測された異常12C/13C比を示す星の割合が、観測された銀河系の3He豊度進化を説明できるかどうかを評価すること。

提案手法

• 文献から入手可能な場所およびクラスターの巨星における12C/13C同位体比の観測データをすべて収集した。
• HIPPARCOSパラレルスを用いて、場所の巨星星の進化状態を特定し、特に光度関数のボウムを通過した星を同定した。
• 進化状態を基に、標準的星進化モデルとは一致しない12C/13C比を示す星を特定し、追加混合の存在を示唆した。
• 異常な12C/13C比の分布に基づいて、追加混合を経験する低質量星の割合を統計的に推定した。
• この割合が銀河系全体の3He破壊に与える影響を評価し、銀河系化学進化の制約と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 赤色巨星分岐で追加混合を経験する低質量星の割合はどの程度であり、それが3He破壊に寄与するのか？
• RQ2 場所およびクラスターの巨星星における観測された12C/13C比は、標準的星進化モデルの予測とどのように異なるのか？
• RQ3 光度関数のボウムを通過した星は、どの程度追加混合を示す同位体異常を示すのか？
• RQ4 異常な12C/13C比を示す星の観測された割合は、観測された銀河系の3He枯渇を説明できるのか？
• RQ5 追加混合は理論的3He進化と観測データの間に生じる乖離をどのように是正するのか？

主な発見

• 12C/13C比の異常を示す事実から、低質量星の約60–70％が赤色巨星分岐で追加混合を経験していることが示された。
• 光度関数のボウムを通過した星は、標準モデルの予測よりも著しく低い12C/13C比を示しており、追加混合の存在を示唆している。
• 異常な同位体比を示す星の観測された割合は、銀河系の3He破壊要件と統計的に整合している。
• 高い割合の星が追加混合を経験していることにより、長年の予測値と観測値の乖離が解消された。
• HIPPARCOSパラレルスの使用により、場所の巨星星の進化状態が的確に制約され、追加混合の正確な同定が可能になった。