[論文レビュー] The Ages, Masses, Evolution and Kinematics of Mira variable

M. W. Feast|ArXiv.org|Dec 1, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、周期の対数 log P ≥ 3.0 であるミラ変星が、初期質量約4 M☉ から起源し、ホットボトムバーニング（HBB）を経験することを提案している。HBBは星の全放射エネルギーを15–20%増加させ、LMCのミラ変星の周期-光度（PL）関係における観測されたギャップおよび炭素豊富から酸素豊富への遷移を説明する。HBBに起因する膨張は周期を長くし、リチウム豊富でPL関係の上側にあるミラ変星の位置を説明する。これらは初期段階のHBBまたは高調波パルセーターである可能性がある。

ABSTRACT

Evidence on the ages and masses of Mira variables is reviewed. Period increases with increasing initial mass. Miras of logP about 3.0 have initial masses of near 4 solar masses. It is suggestd that the apparent gap in the LMC PL relation at about this period may be due to the onset of hot bottom burning and that this adds about 15 to 20 percent to the stellar energy production. Shorter period HBB stars are probably overtone pulsators. T Lep may be an example of cool bottom processing.

研究の動機と目的

• 運動学的および周期データを用いて、ミラ変星の年齢と初期質量を特定すること。
• ホットボトムバーニング（HBB）がLMCの周期-光度（PL）関係におけるギャップをどのように説明できるかを調査すること。
• log P ≈ 3.0 における炭素豊富から酸素豊富へのミラ変星の遷移と、初期質量およびHBBとの関連を明確にすること。
• リチウム豊富なミラ変星の意義と、PL関係の上側に位置する事例がHBBまたは寒冷ボトム処理の指標として果たす役割を評価すること。

提案手法

• IRSF-SiriusおよびVERAの赤外および可視光データを用いたLMCおよび銀河系における周期-光度（PL）関係の分析。
• 太陽系近傍における速度分散-年齢関係と比較することで、O-ミラおよびC-ミラの運動学的性質から年齢を推定すること。
• パララックス測定（例：UX Cyg、T Lep）を用いてPL関係を基準化し、HBBまたは寒冷ボトム処理の有無を検証すること。
• リチウム線の検出および赤外光曲線の形状（例：盛り上がり、振幅）を分析し、HBBまたは高調波パルセーションの有無を特定すること。
• PL関係からの逸脱（PL上側星）とHBBの指標（リチウムおよび赤外特性）との相関を検討すること。
• クラスタ所属（例：HS33、KMHK）を用いて、周期および金属量から年齢と初期質量を制約すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 log P ≥ 3.0 であるミラ変星の初期質量と年齢は何か。また、ホットボトムバーニングの発現とどのように関連しているか。
• RQ2 なぜLMCのミラ変星PL関係に log P ≈ 2.97–3.03 のギャップが存在するのか。HBBはどのようにこれを説明できるか。
• RQ3 特にPL関係の上側に位置するリチウム豊富なミラ変星は、HBBまたは代替的プロセス（寒冷ボトム処理）の存在をどのように示唆するか。
• RQ4 log P ≈ 3.0 における炭素豊富から酸素豊富へのミラ変星の遷移の原因は何か。初期質量およびHBBとどのように関連しているか。
• RQ5 PL関係の上側に位置するミラ変星は、HBBを開始した高調波パルセーターであるとみなせるか。これにより光度および周期にどのような影響があるか。

主な発見

• log P ≈ 3.0 であるミラ変星は、初期質量が約4 M☉ であり、ホットボトムバーニング（HBB）の発現を示す。
• LMCのミラ変星PL関係における見かけのギャップ（log P ≈ 2.97–3.03）は、HBBに起因すると考えられ、星のエネルギー生成が15–20%増加する。
• リチウム線を示すPL関係上側のミラ変星（例：IRAS 04496-6958）は、HBB星または初期段階のパルセーターである可能性が高く、おそらく遷移段階の高調波パルセーターである。
• log P = 2.57 でリチウム線が検出されたT Lepは、HBBに適した質量ではないため、寒冷ボトム処理が代替のリチウム源である可能性がある。
• 銀河系のC-ミラ（log P ≈ 2.717）は約1.8 Gyr で初期質量は約1.8 M☉ であり、O-ミラ（log P ≈ 2.65）は約3 Gyr である。
• LMCのPL関係は、混合O-およびC-ミラ（log P ~2.1–2.6）からほぼ純粋なC-ミラ（log P ~2.6–3.0）へ、さらに純粋なO-ミラ（log P > 3.0）へと明確に変化しており、これは約4 M☉ でのHBB発現と整合的である。