[논문 리뷰] Li-Rich Agb/Rgb Stars: Lithium Abundances And Mass Loss

Maciel, Walter, Costa, Roberto|arXiv (Cornell University)|2016. 08. 01.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 1

한 줄 요약

이 연구는 리튬 농도와 질량 손실률 간의 관계를 리튬 빈도가 높고 낮은 거대성에서 캘리브레이션된 수정된 Reimers 공식을 사용하여 AGB/RGB 별에서 조사한다. 연구 결과 리튬 농도가 높은 별들은 일반적으로 C-형 또는 O-형 거대성보다 낮은 질량 손실률을 보이며, 이는 리튬 농도 증가가 강화된 질량 손실에 의해 유도되는 것이 아니라 내부 과정(예: Cameron-Fowler 메커니즘)에 기인할 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

Most metal-rich AGB/RGB stars present strong Li underabundances, since this element is easily destroyed in the high temperatures of the stellar interiors. In spite of this fact, several of these stars are Li-rich, having Li abundances given by log (Li/H) + 12 > 1.5. In a previous work we have shown that high-metallicity Li-rich stars follow the same average Li abundance trend with metallicity as the metal-poor stars, although with a larger dispersion. More recently, we have investigated the existence of correlations of the Li abundances with several physical properties of the stars, such as the effective temperature, mass, radius, and luminosity. In the present work, we extend this investigation to the expected mass loss rates of these stars. Specifically, we look for correlations between the Li abundances and the mass loss rates or related parameters in Li-rich AGB/RGB stars. We have estimated the mass loss rates using a modified form of the Reimers formula and applied it to a large sample of 104 Li-rich giant stars for which reliable stellar data are available. Our proposed method assumes a linear relation between the stellar luminosity and the Li abundance, so that the luminosity can be estimated from the Li abundance. The stellar mass is then obtained from the effective temperature and luminosity using recent evolutionary tracks. The stellar radius can be determined from the stellar gravity, so that the mass loss rate can be calculated using an adequate calibration involving both Li-rich and Li-poor stars in the AGB/RGB branches. The results show that most Li-rich stars have lower mass loss rates compared with C-rich or O-rich giants that do not present Li enhancements.

연구 동기 및 목표

• 금속 농도가 높은 AGB/RGB 별에서 리튬 농도와 질량 손실률 간의 관계를 조사하는 것.
• 일부 거대성에서 관측된 리튬 농도 증가가 강화된 질량 손실에 기인한 것인지 확인하는 것.
• 광도, 효율 온도, 중력, 리튬 농도 간의 상관관계를 사용하여 리튬 농도가 높은 별의 질량 손실률을 캘리브레이션하는 것.
• 리튬 농도가 높은 별의 유도된 질량 손실률을 리튬 농도가 낮은 거대성과 비교하여 질량 손실이 리튬 생성에 미치는 영향을 평가하는 것.
• 리튬 농도 증가가 외부 질량 손실 사건이 아닌 내부 혼합 과정과 관련이 있을 것이라는 가설을 시험하는 것.

제안 방법

• 질량 손실률은 효율 온도, 중력, 리튬 농도 등의 항성 파라미터를 기반으로 수정된 Reimers 질량 손실 공식을 적용하여 유도한다.
• 광도와 리튬 농도 사이에 선형 상관관계를 가정하여 ǫ(Li)에서 광도를 추정할 수 있도록 한다.
• 최근의 진화 궤적을 사용하여 효율 온도와 광도에서 항성 질량를 계산한다.
• 중력과 질량에서 반지름을 유도함으로써 캘리브레이션된 관계를 통해 질량 손실률을 계산할 수 있다.
• Gullieuszik 등 (2012)과 Groenewegen 등 (2009)이 독립적으로 알려준 리튬 농도가 낮은 별의 질량 손실률을 사용하여 방법을 캘리브레이션한다.
• 최종적으로 경험적 관계식을 유도한다: dM/dt = 1.74 × 10⁻¹² × 10^(1.629 × ǫ(Li)) × (g)^(1/2), 질량은 M⊙ 단위, g는 cm/s² 단위이다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 리튬 농도가 높은 AGB/RGB 별에서 리튬 농도와 질량 손실률 간에 유의미한 상관관계가 있는가?
• RQ2 리튬 농도가 높은 거대성이 리튬 농도가 낮은 거대성보다 더 높은 질량 손실률을 보이는가? 이는 질량 손실이 리튬 생성을 유도할 수 있다는 기대와 일치하는가?
• RQ3 스테이플 파라미터와 경험적 캘리브레이션을 사용하여 리튬 농도가 높은 별의 질량 손실률을 신뢰성 있게 추정할 수 있는가?
• RQ4 리튬 농도가 높은 별의 유도된 질량 손실률은 리튬 농도가 낮은 C-형 및 O-형 거대성과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 강화된 질량 손실이 진화한 거대성에서 리튬 농도 증가의 타당한 메커니즘인가?

주요 결과

• 이 연구는 리튬 농도, 중력, 효율 온도를 기반으로 한 캘리브레이션된 질량 손실률 공식을 유도하였으며, 이는 리튬 농도가 높은 AGB/RGB 별에 적용 가능하다.
• 104개의 물체로 구성된 샘플에서 리튬 농도가 높은 별들은 일반적인 C-형 및 O-형 거대성보다 유의미하게 낮은 질량 손실률을 보였다.
• 유도된 질량 손실률의 평균 불확도는 ±0.5 dex로, 관측된 리튬 농도가 낮은 별의 불확도와 유사하다.
• 결과는 리튬 농도 증가가 강화된 질량 손실과 관련이 없음을 시사하며, 이는 이전에 리튬 과잉과 강한 질량 분출 간의 연관성을 제기한 바와 정면으로 배치된다.
• 리튬 농도가 높은 별의 관측된 질량 손실률은 H"ofner & Andersen (2007)의 O-형 AGB 별 모델과 일치하지만, 크기가 더 작다.
• 자료는 리튬 농도 증가의 주요 원인이 외부 질량 손실 현상보다 내부 과정(예: Cameron-Fowler 메커니즘)일 가능성이 더 높다는 것을 시사한다.