[論文レビュー] Infrared Photometry and Evolution of Mass-Losing AGB Stars. II. Luminosity and Colors of MS and S Stars

Roald Guandalini, M. Busso|arXiv (Cornell University)|Jun 27, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 53被引用数 35

ひとこと要約

本論文は、近赤外および中赤外色を用いて、主系列（MS）およびS型の赤色超巨星（AGB）星の光度および質量損失率を求める赤外光度法基準を確立する。S型星はC豊富なAGB星とほぼ同一の光度を持つが、より薄く、やや透明度の高い原始星周囲物質包を有しており、周期-光度関係および等級-色関係が、距離および固有パラメータの近似推定を可能にすることを示している。これにより、低質量起源（<2 M☉）が支持される。

ABSTRACT

AGB phases mark the end of the evolution for Low- and Intermediate-Mass Stars. Our understanding of the mechanisms through which they eject the envelope and our assessment of their contribution to the chemical evolution of Galaxies are hampered by poor knowledge of their Luminosities and mass loss rates,both for C-rich and for O-rich sources.We plan to establish criteria permitting a more quantitative determination of luminosities for the various types of AGB stars on the basis of IR fluxes.In this paper we concentrate on O-rich and s-element-rich MS, S stars and include a small sample of SC stars.We reanalyze the absolute bolometric magnitudes and colors of MS, S, SC stars on the basis of a sample of intrinsic and extrinsic long period variables.We derive bolometric corrections as a function of near- and mid-IR colors,adopting as references a group of stars for which the SED could be reconstructed in detail over a large wavelength range.We determine the absolute HR diagrams and compare luminosities and colors of S-type giants with those of C-rich AGB stars. Luminosity estimates are also verified on the basis of existing Period-Luminosity relations valid for O-rich Miras.S star bolometric luminosities are almost indistinguishable from those of C-rich AGB stars.Their circumstellar envelopes are thinner and less opaque.Despite this last property the IR wavelengths remain dominant, with the bluest stars having their maximum emission in the H or K bands.Based on Period-Luminosity relations for O-rich Miras and on Magnitude-color relations for the same variables we show how approximate distances for sources of so far unknown parallax can be inferred. We argue that most of the sources have a rather small mass(&lt;2Msun);dredge-up might then be not effective enough to let the C/O ratio exceed unity.

研究の動機と目的

• 酸素豊富およびスズ元素豊富なAGB星の光度および質量損失率を、赤外線フラックスを用いて定量的に高める。
• AGB星の光度および質量損失率推定値が信頼できないことにより、銀河内物質還還および銀河化学進化におけるAGB星の役割の理解が阻害されているという問題に対処する。
• 既知のパラメータを持つ標準星の詳細なスペクトルエネルギー分布を用いて、全波長補正を校正する。
• S型巨星の光度および色を、既に得られたC豊富なAGB星の値と比較する。
• 視 parallax 測定ができないAGB星の距離推定法を開発する。これには周期-光度関係および等級-色関係を応用する。

提案手法

• 長周期変光星（MS、S、SC星含む）の絶対的全波長等級および色の再解析。
• スペクトルエネルギー分布がよく制約された星のグループを用いて、近赤外および中赤外色を関数として全波長補正を導出する。
• 導出された光度および温度に基づく絶対的ヘルツシュプルング＝ラッセル（HR）図の構築。
• 先行研究から得られたC豊富なAGB星のS型星の光度および色との比較。
• 酸素豊富なMira星の既知の周期-光度関係を用いて、光度推定値の妥当性を検証する。
• 酸素豊富なMira星の等級-色関係を応用し、視 parallax 測定ができない源の距離および固有パラメータの近似推定を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 S型AGB星の正確な全波長光度を、赤外色から導出可能か？
• RQ2 S型星の光度および原始星周囲物質包の性質は、C豊富なAGB星と比べてどう異なるか？
• RQ3 酸素豊富なMira星の周期-光度関係および等級-色関係を、視 parallax 測定ができないAGB星の距離および固有パラメータ推定にどの程度応用できるか？
• RQ4 S型AGB星の典型的な質量範囲は何か？また、これは第3の上昇混合の効率性およびC/O比の進化とどのように関係するか？
• RQ5 S型星の赤外色、特にHバンドおよびKバンドにおけるC豊富星と比較してどう異なるか？

主な発見

• S型星は、C豊富なAGB星とほぼ同一の全波長光度を示す。
• より薄く、やや透明度の高い原始星周囲物質包を有するが、依然として赤外波長域で支配的な放射を示しており、最も青いS型星はHバンドまたはK(short)バンドでピークを示す。
• S型星とC豊富星との間の近赤外〜中赤外色差は小さく、これはより極端なチリ減光が少ないことを示している。
• 酸素豊富なMira星の周期-光度関係および等級-色関係により、視 parallax 測定ができないAGB星の距離を近似的に推定可能である。
• 大多数のS型AGB星は2 M☉未満の質量であると推定され、第3の上昇混合がC/O比を1を超えるまで十分に効果的でない可能性を示唆している。
• 導出された光度および色は、S型AGB星の大部分が低質量起源であることに整合しており、低・中質量星への進化的関連性を支持する。