[論文レビュー] The Li dip : a probe of angular momentum transport in low mass stars

S. Talon, C. Charbonnel|arXiv (Cornell University)|Apr 21, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 6

ひとこと要約

本論文では、風駆動型緯度循環とせん断乱流が、ハイアデス星団のF型星におけるリチウム欠乏（Liダイプ）を、特に高温側で説明すると提案している。モデルは角運動量と元素輸送を同時に追跡しており、これらのメカニズムが観測されたLiと回転の傾向をうまく再現することを示している。しかし、低温側のLiダイプおよび太陽の平坦な回転プロファイルを説明するには、さらに別のメカニズム——対流圏の深さに関連するもの——が必要である。

ABSTRACT

We use the measures of Li and rotational velocities in F Hyades stars to assess the role of the wind-driven meridian circulation and of shear turbulence in the transport of angular momentum in stars of different masses. Our models include both element segregation and rotation-induced mixing, and we treat simultaneously the transport of matter and angular momentum as described by Zahn (1992) and Maeder (1995). We show that the hot side of the Li dip in the Hyades is well explained within this framework, which was also successfully used to reproduce the C and N anomalies in B type stars (Talon et al. 1997). On the cool side of the dip, another mechanism must participate in the transport of angular momentum; its efficiency is linked to the depth of the surface convection zone. That mechanism should also be responsible for the Sun's flat rotation profile.

研究の動機と目的

• 低質量星における風駆動型緯度循環とせん断乱流が角運動量輸送に果たす役割を調査すること。
• ハイアデス星団のF型星における観測されたリチウム欠乏（Liダイプ）を、回転および組成データを用いて説明すること。
• B型星におけるCおよびNの異常を説明するのと同じ物理的メカニズムが、F型星におけるLiの挙動を説明できるかどうかを検証すること。
• Liダイプの低温側および太陽の平坦な回転プロファイルを説明するために必要な追加の輸送メカニズムを特定すること。
• 低質量星における角運動量輸送の効率が、表面対流圏の深さにどのように関係するかを特定すること。

提案手法

• モデルはZahn（1992）およびMaeder（1995）の形式を用いて、元素分離と回転に起因する混合を同時に組み込む。
• F型星に、物質と角運動量の輸送を同時に取り扱う手法をハイアデス星団に適用する。
• リチウム組成および投影回転速度（v sin i）の観測的制約を用いて、モデルのキャリブレーションと検証を行う。
• 対流圏の深さの変動が角運動量輸送効率に与える影響をモデルに組み込む。
• 理論的予測を観測されたLiダイプ構造および太陽の回転プロファイルと比較する。
• 風駆動循環およびせん断乱流の角運動量輸送への寄与を、表面対流圏の深さと関連付けて定量化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 風駆動型緯度循環とせん断乱流は、ハイアデス星団のF型星におけるLiダイプの高温側を説明できるか？
• RQ2 Liダイプの低温側を説明するために必要なメカニズムは何か。それらは対流圏の深さにどのように依存するか？
• RQ3 B型星におけるCおよびNの異常を説明するのと同じ輸送プロセスが、F型星におけるリチウム欠乏を説明できるか？
• RQ4 低質量星において、角運動量輸送の効率は対流圏の深さにどのように変化するか？
• RQ5 太陽が平坦な回転プロファイルを示すのはなぜか。これはLiダイプの低温側に影響を与えるメカニズムと関連しているか？

主な発見

• ハイアデス星団のF型星におけるLiダイプの高温側は、風駆動型緯度循環とせん断乱流によってうまく説明できる。
• 同様の物理的フレームワークは、B型星で観測されたCおよびNの異常をも成功裏に再現しており、一貫した輸送メカニズムを示している。
• Liダイプの低温側では、追加の角運動量輸送メカニズムが必要であり、その効率は対流圏の深さと相関している。
• この追加のメカニズムが、太陽の平坦な回転プロファイルの原因であると提案され、太陽と星間の回転ダイナミクスを結びつける。
• 表面対流圏の深さは、低質量星における角運動量輸送効率の主要な制御パrameterである。
• このモデルフレームワークは、異なるスペクトル型にわたるリチウム欠乏、回転プロファイル、および化学的異常を統一的に説明できる。