[論文レビュー] TAPAS - Tracking Advanced Planetary Systems with HARPS-N. II. Super Li-rich giant HD 107028

M. Adamów, A. Niedzielski+6 more|arXiv (Cornell University)|Jul 9, 2015

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 67被引用数 17

ひとこと要約

本研究では、ペンン・ステート・トゥルニョープランネットサーチで特定された超リッチなリチウム巨星HD 107028を、複数の望遠鏡からの高分解能分光観測を用いて調査した。汚染や光度関数のぶつかりあいによるリチウム生成を除外したが、分析の結果、極度のリチウム過剰は主系列星の進化過程における内部的プロセスに起因する可能性が高く、拡散メカニズムと関連している可能性がある。

ABSTRACT

Lithium rich giant stars are rare objects. For some of them, Li enrichment exceeds abundance of this element found in solar system meteorites, suggesting that these stars have gone through a Li enhancement process. We identified a Li rich giant HD 107028 with A(Li) > 3.3 in a sample of evolved stars observed within the PennState Torun Planet Search. In this work we study different enhancement scenarios and we try to identify the one responsible for Li enrichment for HD 107028. We collected high resolution spectra with three different instruments, covering different spectral ranges. We determine stellar parameters and abundances of selected elements with both equivalent width measurements and analysis, and spectral synthesis. We also collected multi epoch high precision radial velocities in an attempt to detect a companion. Collected data show that HD 107028 is a star at the base of Red Giant Branch. Except for high Li abundance, we have not identified any other anomalies in its chemical composition, and there is no indication of a low mass or stellar companion. We exclude Li production at the Luminosity Function Bump on RGB, as the effective temperature and luminosity suggest that the evolutionary state is much earlier than RGB Bump. We also cannot confirm the Li enhancement by contamination, as we do not observe any anomalies that are associated with this scenario. After evaluating various scenarios of Li enhancement we conclude that the Li-overabundance of HD 107028 originates from Main Sequence evolution, and may be caused by diffusion process.

研究の動機と目的

• A(Li) > 3.3 を示す進化した巨星HD 107028における極度のリチウム過剰の原因を特定すること。
• リチウムの増加が、特に光度関数のぶつかりあい付近で赤巨星分岐（RGB）段階で内部生成されたものであるかどうかを評価すること。
• 質量移動や連星相互作用による外部的汚染がリチウム増加の原因である可能性を除外すること。
• 星の化学組成の異常はリチウムに限られるのか、それともより広範な進化的異常を反映しているのかを評価すること。
• HD 107028におけるリチウム過剰が、主系列期の内部的プロセス、特に拡散に起因するという仮説を検証すること。

提案手法

• ホビーエイベルリー望遠鏡（HET）、テレスコピオ・ナツィオナーレ・ガリレオ（TNG）、メルカトル望遠鏡のHERMES機器を用いて高分解能分光観測データを取得した。
• 等価幅測定およびスペクトル合成技術を用いて星のパラメータを決定した。
• 複数の観測エポックにおける径速度およびバイセクタースパンを測定し、星または惑星の伴星の有無を調査した。
• リチウム、鉄、およびその他の主要な同素体の元素含有量を分析し、リチウム以外の化学的異常を評価した。
• 星のHR図における位置を進化モデルと比較して、その進化段階を制約した。
• 観測的制約を用いて、Cameron-Fowler過程、追加の混合、汚染といった、リチウム増加のメカニズムを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 巨星HD 107028における極度のリチウム過剰（A(Li) > 3.3）の原因は何か？
• RQ2 HD 107028におけるリチウム増加は、赤巨星分岐上での光度関数のぶつかりあい付近での生成と整合的か？
• RQ3 リチウム過剰は、連星伴星からの汚染や質量移動によるものだろうか？
• RQ4 星の化学組成はリチウム以外にも異常を示しており、特異な進化の歴史を反映しているのか？
• RQ5 リチウム過剰は、主系列期の内部的プロセス、例えば拡散によって最も適切に説明できるのか？

主な発見

• HD 107028 は赤巨星分岐の基部に位置し、効果的温度と光度から、光度関数のぶつかりあいに到達するにはあまりに進化が遅い段階にあることが示された。
• 複数エポックの径速度モニタリングにより、低質量または星の伴星の痕跡は確認されず、連星による汚染は除外された。
• リチウム以外の化学組成は、通常の銀河ディスク星と一致しており、[Fe/H] や他の [X/H] 趋勢に異常は認められなかった。
• 星が光度関数のぶつかりあい付近でCameron-Fowler過程が作用している可能性は否定され、その段階に到達するには進化が遅すぎる。
• 質量移動や付加の関連する化学的・運動的痕跡が存在しないため、汚染シナリオ（質量移動や付加）は除外された。
• 研究者らは、リチウム過剰が主系列期の内部的プロセスに起因する可能性が最も高く、Deliyannis ら（2002）がモデル化した拡散メカニズムと関連していると結論づけた。