[論文レビュー] Li-Rich Agb/Rgb Stars: Lithium Abundances And Mass Loss

Maciel, Walter, Costa, Roberto|arXiv (Cornell University)|Aug 1, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、リチウム含有量と質量放出率の関係を、リチウム含有およびリチウム貧困の巨星で校正された修正されたReimersの式を用いて、Li豊富なAGB/RGB星に対して調査した。その結果、Li豊富な星は一般的に、C豊富またはO豊富な典型巨星よりも低い質量放出率を示しており、リチウムの増加が質量放出の増強によって引き起こされるのではなく、Cameron-Fowler機構のような内部過程によって引き起こされる可能性があることが示唆された。

ABSTRACT

Most metal-rich AGB/RGB stars present strong Li underabundances, since this element is easily destroyed in the high temperatures of the stellar interiors. In spite of this fact, several of these stars are Li-rich, having Li abundances given by log (Li/H) + 12 > 1.5. In a previous work we have shown that high-metallicity Li-rich stars follow the same average Li abundance trend with metallicity as the metal-poor stars, although with a larger dispersion. More recently, we have investigated the existence of correlations of the Li abundances with several physical properties of the stars, such as the effective temperature, mass, radius, and luminosity. In the present work, we extend this investigation to the expected mass loss rates of these stars. Specifically, we look for correlations between the Li abundances and the mass loss rates or related parameters in Li-rich AGB/RGB stars. We have estimated the mass loss rates using a modified form of the Reimers formula and applied it to a large sample of 104 Li-rich giant stars for which reliable stellar data are available. Our proposed method assumes a linear relation between the stellar luminosity and the Li abundance, so that the luminosity can be estimated from the Li abundance. The stellar mass is then obtained from the effective temperature and luminosity using recent evolutionary tracks. The stellar radius can be determined from the stellar gravity, so that the mass loss rate can be calculated using an adequate calibration involving both Li-rich and Li-poor stars in the AGB/RGB branches. The results show that most Li-rich stars have lower mass loss rates compared with C-rich or O-rich giants that do not present Li enhancements.

研究の動機と目的

• 金属豊富なAGB/RGB星におけるリチウム含有量と質量放出率の関係を調査すること。
• 一部の巨星に観測されたLi増加が、強化された質量放出によるものかどうかを特定すること。
• 光度、効果的温度、重力、およびLi含有量の相関関係を用いて、Li豊富星の質量放出率を校正すること。
• Li豊富星の導出された質量放出率を、Li貧困の巨星と比較し、質量放出がLi生成に果たす役割を評価すること。
• Li増加が外部の質量放出イベントではなく、内部混合過程に起因するという仮説を検証すること。

提案手法

• 質量放出率は、効果的温度、重力、およびLi含有量を含む星のパラメータから導出される修正Reimers質量放出式を適用した。
• 星の光度とLi含有量の間の線形相関を仮定し、光度をǫ(Li)から推定可能とした。
• 最近の進化軌道を用いて、効果的温度と光度から星の質量を計算した。
• 重力と質量から星の半径を導出し、校正された関係式を用いて質量放出率を計算した。
• Gullieuszikら（2012年）およびGroenewegenら（2009年）による独立的に既知の質量放出率を持つLi貧困星を用いて、この手法を校正した。
• 最終的な経験的関係式として、dM/dt = 1.74 × 10⁻¹² × 10^(1.629 × ǫ(Li)) × (g)^(1/2) を導出した。ここで質量はM⊙、gはcm/s²で表す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Li豊富なAGB/RGB星において、リチウム含有量と質量放出率の間に有意な相関があるか？
• RQ2 質量放出がLi生成を引き起こすとすれば、Li豊富な巨星はLi貧困の巨星よりも高い質量放出率を示すのだろうか？
• RQ3 星のパラメータと経験的校正を用いて、Li豊富星の質量放出率を信頼性高く推定できるか？
• RQ4 Li豊富星の導出された質量放出率は、Li貧困のC豊富およびO豊富な巨星と比べてどうなるか？
• RQ5 強化された質量放出が、進化した巨星におけるLi増加の妥当なメカニズムであると見なせるか？

主な発見

• 本研究では、Li含有量、重力、および効果的温度に基づいた校正済みの質量放出率式を導出し、Li豊富なAGB/RGB星に適用可能であることを示した。
• 104個の対象星のうち、Li豊富星は一般的なC豊富またはO豊富な巨星と比較して顕著に低い質量放出率を示した。
• 導出された質量放出率の平均不確実性は±0.5 dexと推定され、観測されたLi貧困星の不確実性と同等であった。
• 結果から、Li増加は強化された質量放出と関連していないことが示され、以前のLi過剰と強い質量噴出との関連を示唆する仮説とは矛盾した。
• Li豊富星の観測された質量放出率は、H"ofner＆Andersen（2007年）のO豊富AGB星モデルと整合的であったが、その大きさは低めであった。
• データから、Cameron-Fowler機構のような内部プロセスが、外部の質量放出現象よりもLi増加の原因としてより妥当であると考えられる。