[論文レビュー] Pre-main sequence lithium burning. I. Weak T Tauri stars

E. L. Martín, R. Rébolo+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 31, 1993

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、53個のT型タウリ星におけるリチウム含有量を分析し、特に弱線T型タウリ星に焦点を当て、リチウムの欠乏が質量および回転速度と強く関連していることを明らかにした。予想よりも中質量星（1.2–1.0 M☉）では、準主系列段階のリチウム燃焼が予測よりも非効率であることが判明した。一方、低質量星（0.4–0.2 M☉）では、理論モデルが予測するよりも高い光度でリチウム燃焼の転換点が観測された。また、高速回転はリチウム燃焼を抑制し、角運動量駆動型リチウム欠乏の標準モデルに挑戦する結果となった。

ABSTRACT

We derive lithium abundances in 53 T Tauri stars (TTS), concentrating on weak-line TTS. Our study gives the following results: 1)At luminosities $\ge 0.9 L\sun$ the Li abundances are remarkably uniform, with a mean value, log~N(Li)=3.1, equal to the "cosmic" lithium abundance. 2)Significant Li depletion appears below 0.5~L$\sun$ in the mass range 0.9-0.2 M$\sun$ and increases towards lower luminosities. At the lower mass end (0.4-0.2 M$\sun$), the observed luminosity of the Li burning turning point is about a factor 4 higher than predicted by the models. At masses 1.2-1.0 M$\sun$ the observations imply less PMS Li burning than theoretically expected. Moreover we show that: 1)Low Li abundances appear only among stars with low $v\sin{i}$. Fast rotators with masses around 0.8~M$\sun$ do not show evidence for strong Li depletion towards lower luminosities as slow rotators do. 2)In a sample restricted to only K5-K7 stars we find that the angular momentum spread before Li burning begins is larger than a factor 10. Lithium depletion associated to angular momentum loss during PMS evolution is not required to explain the observed abundances. The efficiency of PMS Li burning in the mass range 0.9-0.7~M$\sun$ is reduced in the presence of rapid rotation.

研究の動機と目的

• 53個のT型タウリ星のサンプルにおけるリチウム含有量を測定し、特に弱線T型タウリ星（WTTS）に注目する。
• 観測されたリチウム含有量と理論的期待値を異なる質量および光度で比較することで、準主系列（PMS）段階のリチウム燃焼モデルの予測を検証する。
• 準主系列段階における星の回転がリチウム欠乏をどのように調節するかを調査する。
• PMS段階における角運動量損失が、観測されたリチウム含有量を説明するために必要であるかどうかを評価する。

提案手法

• 高分解能の光学スペクトルを用いた分光解析により、リチウム等価幅を導出し、それをリチウム含有量（log N(Li)）に変換する。
• スペクトル型（K5–K7）および弱線T型タウリ星としての分類に基づいて星を選別し、降着率が低いPMS天体を特定する。
• 観測されたリチウム含有量と理論的PMS進化モデルを比較することで、リチウム燃焼効率に関する乖離を特定する。
• 回転速度（v sin i）の測定値を組み込み、回転がリチウム欠乏に与える影響を評価する。
• 一貫性のあるデータ提示と分析のため、A&A LaTeXスタイルとOACatania-93-011カタログのデータを用いる。
• 質量および光度のビンごとのリチウム含有量分布の統計的分析により、リチウム欠乏の傾向と転換点を同定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 弱線T型タウリ星において、リチウム含有量は光度および質量とどのように変化するか？
• RQ2 準主系列星における観測されたリチウム含有量は、理論的リチウム燃焼予測とどの程度乖離しているか？
• RQ3 一部のモデルが示唆するように、高速回転は準主系列星におけるリチウム欠乏を抑制するのか？
• RQ4 観測されたリチウム含有量分布を説明するために、PMS段階における角運動量損失は必要か？
• RQ5 リチウム燃焼が顕著に現れ始める光度は何か？ また、理論的予測と比較するとどうなるか？

主な発見

• 光度が ≥ 0.9 L☉ の領域では、リチウム含有量が顕著に均一で、平均 log N(Li) = 3.1 であり、宇宙のリチウム含有量と整合的である。
• 質量が 0.9 から 0.2 M☉ の星において、光度が 0.5 L☉ 未満では顕著なリチウム欠乏が見られ、光度が低くなるにつれて増加する。
• 低質量星（0.4–0.2 M☉）では、観測されたリチウム燃焼の転換点の光度が、理論モデルの予測よりも約4倍高い。
• 質量範囲 1.2–1.0 M☉ において、観測されたリチウム欠乏はモデルの予測よりも小さいため、PMS段階のリチウム燃焼効率が低下していることが示唆される。
• 質量約 0.8 M☉ の高速回転星は、低光度域で強いリチウム欠乏を示さないのに対し、ゆっくり回転する星は示すため、回転がリチウム燃焼を抑制していることが示唆される。
• リチウム燃焼の開始前にK5–K7星における角運動量の分散は10倍以上に達しており、PMS段階における角運動量損失が観測されたリチウム含有量を説明するために必要ではないことを示唆している。