[論文レビュー] The modelling of intermediate-age stellar populations: I- near-infrared properties

M. Mouhcine, A. Lançon|ArXiv.org|May 30, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 50被引用数 51

ひとこと要約

本論文は、質量損失、第3の対流循環、および包層燃焼を自己整合的に組み込んだ新しい合成的星団モデルを提示する。このモデルにより、中年齢星団の近赤外（near-IR）スペクトル的および光度的性質を正確に予測できる。モデルは、調整なしに観測された全放射光度およびKバンド光度、炭素星の寄与、および大マゼラン雲の星団における色の進化を再現しており、包層燃焼が赤方色の進化をなめらかにするのを示している。また、低金属量では炭素星が支配的であることが明らかになった。

ABSTRACT

In this paper, we discuss how the integrated properties of intermediate-age single burst population, especially in the near-infrared, behave as a function of age and metallicity. Our models take into account all stellar evolutionary phases that affect the evolution of the integrated optical and near-infrared spectrum of such a population. Particular care was dedicated to the Asymptotic Giant Brach stars, which can be dominant at near-infrared wavelengths. First we present new synthetic model that takes into account the relevant physical processes that control the evolution through the thermally pulsing AGB. In the isochrone presented in this paper the lifetime and the nature of the AGB stars are established as consequences of the interplay between the physical processes that control the AGB star evolution. The contribution of these stars to the integrated light of the population is thus obtained in a consistent way. We optimize our models by using a new stellar library that explicitly takes into account the spectral features thar characterize only AGB stars in comparison to other cool and luminous stars (abriged)

研究の動機と目的

• 中年齢星団の近赤外における進化星団合成モデルの精度を向上させること。
• 特にAGB星に支配される星団の観測値と予測値の間の不一致を解消すること。
• AGB進化を支配する物理的過程（質量損失、第3の対流循環、包層燃焼）を自己整合的にモデルに組み込むこと。
• 酸化物系および炭素系AGB星の統合光への寄与、特にKバンドおよび全放射光度における寄与を評価すること。
• 近赤外の広帯域および狭帯域色を用いた後期星形成断片星団の同定可能性と金属量制約の妥当性を検証すること。

提案手法

• 質量損失、第3の対流循環、および包層燃焼を明示的にモデル化したAGB星の新しい合成的進化トレックのグリッドを開発した。
• AGB星に特徴的なスペクトル線を含む、目的に合わせた星のスペクトルライブラリを用いてモデルをキャリブレーションした。
• 全星の進化段階からの寄与を合算することで、統合された近赤外の等級および色を計算した。特にTP-AGB段階に注意を払った。
• 観測データ（例：Frogel et al. 1990; Ferraro et al. 1995）を用いて、マゼラン雲の星団をベンチマークとしてモデルの妥当性を検証した。
• AGB星に感受性の高い狭帯域インデックス（Lançon et al. 1999）を再分析し、中年齢星団の検出におけるその有効性を評価した。
• モデル予測と観測されたVJHK色および光度関数を比較し、年齢および金属量にわたる一貫性をテストした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 包層燃焼および第3の対流循環は、中年齢星団の近赤外における光度およびスペクトルエネルギー分布にどのように影響を与えるか？
• RQ2 明るいAGB星および炭素星の統合全放射光度およびKバンド光度への寄与は何か。また、年齢および金属量に応じてどのように変化するか？
• RQ3 観測された中年齢クラスタの近赤外色が古典的モデルとずれる理由は何か。AGB物理学によってこのずれを説明できるか？
• RQ4 近赤外の広帯域および狭帯域色を用いて後期星形成断片星団を信頼性高く同定できるか。炭素系AGB星はこのプロセスにおいてどのような役割を果たすか？
• RQ5 上部AGB星の有効温度スケールの不確実性は、モデル予測にどの程度敏感か？

主な発見

• モデルは、調整なしにマゼラン雲の星団における明るいAGB星の全放射光度およびKバンド光度への寄与を再現した。
• 金属量が低下するにつれて、炭素星の全放射光度への寄与が顕著に増加し、観測結果と整合的である。
• 包層燃焼により、近赤外色の赤方進化が滑らかに進行し、以前のモデルが予測した急激な色のジャンプは消失した。
• 炭素星を含めると、それらを含まないモデルと比較して予測色が著しく赤くなる。金属量が高いほどその差は大きくなる。
• モデルは、全放射光度およびKバンド光度におけるAGB寄与がピークに達する年齢を観測傾向と一致して予測した。
• モデルの初期質量-最終質量関係および周期-光度関係の予測は、観測された単一のAGB星の性質と整合的である。