[論文レビュー] The stellar origin of 7Li - Do AGB stars contribute a substantial fraction of the local Galactic lithium abundance?

D. Romano, F. Matteuccí+2 more|arXiv (Cornell University)|May 28, 2001

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 41

ひとこと要約

本研究は、更新された二段階降着化学的進化モデルを用いて、銀河系における7Liの星間起源を再評価し、新しいAGB星の核合成生成物と複数のリチウム源を組み込む。その結果、AGB星は銀河系のリチウムにほとんど寄与しないが、新星と低質量巨星が、銀河系のディスク星における観測された7Li濃度の急激な上昇とメテオライト中の値を再現するために不可欠であることが判明した。

ABSTRACT

We adopt up-to-date 7Li yields from asymptotic giant branch stars in order to study the temporal evolution of 7Li in the solar neighbourhood in the context of a revised version of the two-infall model for the chemical evolution of our galaxy. We consider several lithium stellar sources besides the asymptotic giant branch stars such as Type II supernovae, novae, low-mass giants as well as Galactic cosmic rays and low-mass X-ray binaries. We conclude that asymptotic giant branch stars cannot be considered as important 7Li producers as believed in so far and that the contribution of low-mass giants and novae is necessary to reproduce the steep rise of the 7Li abundance in disk stars as well as the meteoritic 7Li abundance. Lithium production in low-mass X-ray binaries hardly affects the temporal evolution of 7Li in the solar neighbourhood.

研究の動機と目的

• 更新された核合成生成物を用いて、赤色超巨星（AGB）星が局所銀河系の7Li濃度に与える寄与を評価すること。
• 特にディスク星における7Li濃度の急激な上昇という観測的進化と理論的モデルとの乖離を解消するために、複数の星間源を組み込むこと。
• 低質量X線連星（LMXBs）が銀河系の7Li強化に顕著に寄与するかどうかを特定すること。
• 仮定された初期リチウム濃度の違いが、7Li進化に与える感度をテストすること。
• モデル予測をメテオライト中の7Liと、T Tauri星やオリオン星団メンバーのような若い星の観測と一致させること。

提案手法

• 太陽系近傍における7Liの時間的進化をシミュレートするために、見直された二段階降着モデルを用いる。
• Venturaら（2000年）および他の星間源（IIP超新星、新星、低質量巨星、宇宙線、LMXBs）に基づく更新されたAGB星の7Li生成物を組み込む。
• 核種濃度を時間経過とともに追跡する化学的進化コードを用い、星間物質への生成物供給、希釈、星間物質の消費（astration）を考慮する。
• LMXBの寄与を最大限に高めるための異なるパラメータ設定を採用し、ISMへの7Li供給におけるその潜在的役割を検証する。
• 観測データ（ディスク星およびハロー星のlog ε(7Li) 対 [Fe/H]、メテオライト濃度、若い星間天体）とモデル出力を比較する。
• 初期リチウム濃度を3つの異なる値で仮定して感度テストを実施し、ISM内における7Li進化に与える影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AGB星は、以前に示唆されたように、局所銀河系の7Li濃度の顕著な割合を占めていると考えられるか？
• RQ2 新星と低質量巨星の相対的寄与は、[Fe/H] ≥ −0.5 dex におけるディスク星の7Li濃度上昇を説明するためにどの程度重要か？
• RQ3 低質量X線連星は、銀河規模でISMへの7Li強化に顕著に寄与するか？
• RQ4 仮定された初期リチウム濃度の違いが、予測される7Li進化に与える感度はどの程度か？
• RQ5 モデルは、T Tauri星やオリオン星団メンバーのような若い星の観測と一致するように、ディスクにおける7Li濃度の上昇トレンドを再現できるか？

主な発見

• AGB星は銀河系の7Li濃度に顕著に寄与しない。その生成物は観測された進化を説明するにはあまりに低い。
• IIP超新星、AGB星、および銀河宇宙線の合計寄与は、メテオライト中の7Li濃度の約35％にしか満たない。
• [Fe/H] ≥ −0.5 dex における7Li濃度の急激な上昇を再現するには、新星と低質量巨星が不可欠であり、新星は約20％、低質量巨星は約40％のメテオライト値を寄与している。
• 低質量巨星は、7Liの遅い上昇を説明する最も妥当な源の一つであるが、赤巨星分岐段階でのリチウム増強に関する制限付きの仮定を要する。
• 低質量X線連星は、最も楽観的な仮定下でも、銀河系の7Li強化にほとんど寄与しない。
• [Fe/H] > −0.5 dex の範囲では、銀河系ディスクにおける7Liの時間的進化は初期リチウム濃度にほとんど依存せず、時間経過による強い星間物質の消費（astration）のためである。