[論文レビュー] The metal-poor end of the Spite plateau. 1: Stellar parameters, metallicities and lithium abundances

L. Sbordone, P. Bonifacio+17 more|arXiv (Cornell University)|Mar 23, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 6被引用数 221

ひとこと要約

本研究では、VLT-UVES分光計を用いた3D流体ダイナミクス的非局所熱平衡（NLTE）スペクトル合成を用いて、[Fe/H] が -3.5 から -2.5 の間の金属不足のヘリウム巨星28個について、高精度なリチウム全量を測定した。[Fe/H] ≈ -3 未満では、リチウム全量と金属量の間に顕著な正の相関が確認され、[Fe/H] あたり 0.30 dex の勾配を示し、古典的スパイト plateau モデルに反するものであり、最も金属不足の星ではリチウムの減少が金属量依存的であることを示唆している。

ABSTRACT

We present VLT-UVES Li abundances for 28 halo dwarf stars between [Fe/H]=-2.5 and -3.5, 10 of which have [Fe/H]

研究の動機と目的

• 極めて金属不足の星（[Fe/H] < -3）におけるリチウム全量の測定を通じて、スパイト plateau の普遍性を検証すること。
• 古典的 plateau モデルとは対照的に、[Fe/H] = -3 未満でリチウム全量に金属量依存の傾向が見られるかどうかを評価すること。
• 金属不足矮星におけるリチウム全量の決定に及ぼす星のパラメータおよび非局所熱平衡（NLTE）3D効果の影響を特定すること。
• 観測されたリチウム全量の分布が、単一の減少メカニズムで説明可能かどうかを評価すること。
• 今後の研究に備えて、等価幅、T_eff、log g、[Fe/H] を関数とする A(Li) の公開可能解析的フィットを提供すること。

提案手法

• 星のパラメータ（T_eff、log g、[Fe/H]）は、赤外線フラックス法および1D LTEモデルを用いたHα幅フィッティングを含む4つの独立したT_effスケールを用いて導出された。
• Hαプロファイルは、異なる自己幅拡大理論に基づく2つの合成グリッドを用いてモデル化され、最終的には3D流体ダイナミクス的モデルを用いてHα線プロファイルが計算された。
• リチウム全量A(Li)は、非局所熱平衡（NLTE）および対流運動を考慮したLi i 670.8 nm二重線の3D NLTEスペクトル合成を用いて測定された。
• 等価幅、T_eff、log g、[Fe/H] を関数とするA(Li)の3D,NLTE解析的フィットが導出され、公開された。
• 結果の妥当性を検証するため、4つの異なるT_eff推定器を用いて分析を繰り返した。
• T_eff < 6250 K の星は別途分析され、それらが観測傾向に与える影響が評価された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 金属不足星におけるリチウム全量は、[Fe/H] = -3 未満でも、古典的スパイト plateau が予測するように一定に保たれるのか？
• RQ2 最も金属不足の星では、リチウム全量と金属量の間に顕著な相関が見られるのか？
• RQ3 3D流体ダイナミクス的およびNLTE効果は、金属不足矮星におけるリチウム全量の決定にどのように影響を与えるのか？
• RQ4 観測されたリチウム全量は、全金属量範囲で一様な減少メカニズムに従っているのか？
• RQ5 観測されたリチウム全量の散らばりと傾向は、星の進化や観測バイアスによって説明可能なのか？

主な発見

• スパイト plateau は[Fe/H] ≈ -3 未満まで延長されない。代わりに、A(Li)と[Fe/H]の間に顕著な正の相関が観測され、[Fe/H] あたり 0.30 dex の勾配を示し、2-3σの有意性を持つ。
• 観測された勾配は4つの異なるT_eff推定器に対して一貫しており、すべて1σ以内に収まっているため、パラメータの不確実性に起因する結果のずれではないことが示された。
• A(Li)の散らばりは金属量が低下するにつれて2倍に増加し、[Fe/H] > -2.8 における plateau は非常に薄く、平均 A(Li)_3D,NLTE = 2.199 ± 0.086 であった。
• T_eff < 6250 K の星は系としてリチウムが乏しく、A(Li)–T_eff 傾向を引き起こしているが、それらを除いてもA(Li)–[Fe/H] 勾配は顕著に変化しなかった。
• [Fe/H] = -3 未満の星のうち、1つもA(Li)が plateau 水準を超えていないため、それらは plateau 水準のリチウム全量で形成され、その後に減少を経験したと考えられる。
• 今後の研究に備えて、等価幅、T_eff、log g、[Fe/H] を関数とするA(Li)の解析的フィットが公開された。