[論文レビュー] New Nitrogen and Carbon in AF-supergiants

Kim A. Venn, N. Przybilla|arXiv (Cornell University)|Dec 11, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、改良された非局所熱平衡（NLTE）モデルと更新された太陽系元素分画を用いて、22個の銀河系および9個のSMCのAおよびF超巨星における窒素および炭素分画を再分析した。その結果、以前の報告よりも顕著に高い窒素強化が得られた。これらの結果は、両集団において広範な回転混合および可能性のある最初の対流混合が進行していることを示しており、金属量が低いSMCの星ではより強い強化が見られた。これは、回転および金属量が質量の大きな星の表面元素分画を決定づける要因であることを支持する。

ABSTRACT

The AF-supergiants in the Galaxy and the SMC allow us to examine predictions from evolution models through their CNO abundances. In these proceedings, we recalculate the NLTE nitrogen abundances in 22 Galactic and 9 SMC A-supergiants using improved atomic data and model atmospheres to compare with new evolution models. The new abundances are higher than previously published values, and suggest that most of these stars have undergone substantial mixing with CN-cycled gas. While there is no clear relationship with mass, there is an apparent relation with metallicity since the SMC stars (including B-stars) have larger nitrogen enrichments. We suggest that rotational mixing is indicated from the main-sequence throughout the supergiant range, with more substantial rotational mixing in the SMC stars. In addition, the SMC AF-supergiants appear to have undergone the first dredge-up during a previous red giant phase, and possibly the Galactic AF-supergiants have as well. All abundances are compared to the new solar abundances from M. Asplund (this conference).

研究の動機と目的

• 改良された非局所熱平衡（NLTE）原子データおよびモデル大気を用いて、AおよびF超巨星における窒素および炭素分画を再評価すること。
• 観測されたCNO分画と理論的混合シナリオを比較することで、回転する星の進化モデルの予測を検証すること。
• 金属量が回転混合および最初の対流混合プロセスを通じて窒素強化を引き起こす役割を評価すること。
• 銀河系およびSMCの超巨星が、進化の過程で最初の対流混合および／または顕著な回転混合を経験したかどうかを特定すること。
• Asplundら（2002）による新しい太陽分画と更新された進化モデルと整合する観測された元素分画パターンを解明すること。

提案手法

• 高分解能の光学スペクトルから、AおよびF超巨星における窒素および炭素分画を非局所熱平衡（NLTE）放射移動計算を用いて導出した。
• 特にN ii 4634–4636 Å線に注目し、窒素線のための更新された原子データを用いた改良されたモデル大気を用いた。
• Asplundら（2002）による新しい太陽CNO分画を採用した。これは、古い値と比較して太陽の窒素分画を約0.3 dex低くした。
• 観測されたN/C比および[N/Fe]比を、回転星進化モデル（例：Meynet & Maeder 2002）および最初の対流混合理論の予測と比較した。
• 窒素分画、金属量、星の質量の相関関係を分析し、進化歴を推定した。
• 主系列B星におけるホウ素測定をHST-STIS紫外データを用いて行い、リチウム・ベリリウム・ホウ素の消失時期が窒素強化とどのように関係するかを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AおよびF超巨星における新しいNLTE窒素分画は、以前の報告よりも顕著な表面強化を示しているか？
• RQ2 SMCの超巨星が銀河系のそれよりも高い窒素分画を示すという事実から、窒素強化と金属量の間に相関があると予想されるか？
• RQ3 観測された窒素およびN/C比の広がりは、主系列段階における回転混合によって説明可能か？
• RQ4 銀河系およびSMCの超巨星における元素分画パターンは、過去の赤超巨星段階における最初の対流混合の発生を支持するか？
• RQ5 超巨星における観測された元素分画傾向は、現在の理論的予測を上回る回転混合効率の向上をどの程度必要としているか？

主な発見

• 銀河系およびSMCのAおよびF超巨星における新しいNLTE窒素分画は、以前のLTEベースの推定値よりも顕著に高く、太陽分画に対して平均して約0.5 dexの増加が認められた。
• SMCの超巨星は最大の窒素強化を示し、[N/Fe]値が最大で約+0.7 dexに達しており、金属量が低い環境で混合効率がより高い可能性を示唆している。
• 銀河系およびSMCの両超巨星における窒素分画の広がりは、質量や光度の違いよりも、主系列段階における回転混合によって最もよく説明される。
• データは、銀河系およびSMCの超巨星が過去の赤超巨星段階で最初の対流混合を経験した可能性が高いことを示しており、SMCの星ではより高いN強化の証拠があるため、より強い証拠がある。
• 主系列B星におけるホウ素の枯渇と窒素強化の欠如の相関関係は、回転混合が、顕著な窒素生成よりも前に壊れやすい元素を枯渇させる役割を果たしていることを支持する。
• SMCの星におけるホウ素の枯渇と高い窒素強化の組み合わせは、回転混合および赤超巨星以降の対流混合（post-RGB convective mixing）が、表面元素分画の進化の主要因であることを示唆している。