[論文レビュー] The NLTE formation of neutral-boron lines in cool stars

D. Kiselman, M. Carlsson|arXiv (Cornell University)|Jan 25, 1996

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 3被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、低温星の大気における中性ホウ素（B I）線の非局所熱力学的平衡（NLTE）形成を調査し、NLTE効果（主に過剰電離化と光学励起）がB I線をLTE予測よりも弱くするため、LTEを仮定するとホウ素の分画が低く見積もられることを示している。著者らはB I 250 nmおよび209 nm線のNLTE分画補正を提供し、NLTE効果を適切に考慮した場合、金属不足星におけるB/Fe比が概ね一定であることを示している。

ABSTRACT

We study the formation of B I lines in a grid of cool stellar model atmospheres without the assumption of local thermodynamic equilibrium (LTE). The non-LTE modelling includes the effect of other lines blending with the B I resonance lines. Except for the cases where the B I lines are very strong, the departures from LTE relevant for the resonance lines can be described as an overionisation effect and an optical-pumping effect. This causes the lines to be weaker than in LTE so that an abundance analysis assuming LTE will underestimate stellar boron abundances. We present non-LTE abundance corrections useful to improve on abundances derived from the B I 250 nm and 209 nm lines under the LTE assumption. Application of the results on literature data indicates that the B/Fe ratio in metal-poor stars is constant.

研究の動機と目的

• 低温星の大気における中性ホウ素（B I）線の形成に及ぼす非局所熱力学的平衡（NLTE）効果の影響を調査すること。
• 過剰電離化および光学励起といったNLTEの逸脱が、B I遷移線の強度にどのように影響するかを定量化すること。
• B I 250 nmおよび209 nm線のNLTE分画補正を導出することで、星間ホウ素分画決定の正確性を向上させること。
• これらのNLTE補正を用いて、金属不足星に関する既存の文献データを再分析し、B/Fe比の一定性を評価すること。

提案手法

• 本研究では、詳細な放射線輸送計算を伴うNLTE条件下での、低温星のモデル大気のグリッドを用いる。
• NLTE計算には、B I共振線（250 nmおよび209 nm）の線の重なり効果を含める。
• LTE仮定を越えて、放射遷移、電離および再結合過程をモデル化する。
• NLTE線強度をLTEに対して相対的に決定するために、離脱係数および線源関数を計算する。
• さまざまな大気パラメータに対してNLTEおよびLTE線強度を比較することで、NLTE分画補正を導出する。
• これらの補正を金属不足星に関する既存の文献データに適用し、B/Fe分画比を再評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NLTE効果は、低温星の大気における中性ホウ素（B I）線の形成にどのように影響するか？
• RQ2 過剰電離化および光学励起は、B I遷移線の強度にどの程度の影響を及ぼすか？
• RQ3 B I 250 nmおよび209 nm線のNLTE分画補正の大きさと依存性は何か？
• RQ4 NLTE効果を適切に考慮した場合、金属不足星におけるB/Fe分画比は一定のままであるか？

主な発見

• NLTE効果により、B I線はLTE予測よりも顕著に弱くなり、主に過剰電離化および光学励起によるものである。
• B I 250 nmおよび209 nm線のNLTE分画補正は顕著であり、ホウ素分画が低く見積もられるのを避けるために不可欠である。
• NLTE補正を適用した結果、金属不足星におけるB/Fe比は、さまざまな金属量において概ね一定であることが判明した。
• 特に金属量が低く、有効温度が高い星では、NLTEにおけるB I線の強度はLTEに比べて顕著に低下する。
• NLTE補正は大気パラメータ（温度、重力、金属量）に敏感であるが、グリッド全体にわたり線強度の低下傾向は一貫している。
• 本研究では、NLTE分画補正を計算するための公開可能なコンピュータルーチンを提供しており、星間分画解析への広範な応用を促進する。