[논문 리뷰] New Nitrogen and Carbon in AF-supergiants

Kim A. Venn, N. Przybilla|arXiv (Cornell University)|2002. 12. 11.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 개선된 비-열적 평형(NLTE) 모델과 업데이트된 태양 대기 성분을 사용하여 22개의 은하계 및 9개의 SMC A- 및 F 초거대항성에서 질소와 탄소 농도를 재분석하여 이전에 보고된 바보다 훨씬 높은 질소 농도 증가를 발견하였다. 결과는 양 집단 모두에서 광범위한 회전에 의한 혼합과 가능성이 있는 첫 번째 끓는 혼합을 시사하며, 금속 농도가 낮은 SMC 항성에서 더 강한 농도 증가가 관찰되어 회전과 금속 농도가 대질량 항성의 표면 농도를 결정짓는 데 기여한다는 것을 뒷받침한다.

ABSTRACT

The AF-supergiants in the Galaxy and the SMC allow us to examine predictions from evolution models through their CNO abundances. In these proceedings, we recalculate the NLTE nitrogen abundances in 22 Galactic and 9 SMC A-supergiants using improved atomic data and model atmospheres to compare with new evolution models. The new abundances are higher than previously published values, and suggest that most of these stars have undergone substantial mixing with CN-cycled gas. While there is no clear relationship with mass, there is an apparent relation with metallicity since the SMC stars (including B-stars) have larger nitrogen enrichments. We suggest that rotational mixing is indicated from the main-sequence throughout the supergiant range, with more substantial rotational mixing in the SMC stars. In addition, the SMC AF-supergiants appear to have undergone the first dredge-up during a previous red giant phase, and possibly the Galactic AF-supergiants have as well. All abundances are compared to the new solar abundances from M. Asplund (this conference).

연구 동기 및 목표

• 개선된 비-열적 평형(NLTE) 원자 데이터와 모델 대기계를 사용하여 A- 및 F 초거대항성의 질소 및 탄소 농도를 재평가하기.
• 관측된 CNO 농도를 이론적 혼합 시나리오와 비교하여 도는 항성 진화 모델의 예측을 검증하기.
• 금속 농도가 회전에 의한 질소 농도 증가와 첫 번째 끓는 혼합 과정을 통해 표면 농도를 어떻게 이끄는지 평가하기.
• 은하계 및 SMC 초거대항성이 진화 과정에서 첫 번째 끓는 혼합과/또는 상당한 회전 혼합을 경험했는지 확인하기.
• Asplund 등(2002)의 새로운 태양 농도와 업데이트된 진화 모델과의 일치를 위해 관측된 농도 패턴을 재정립하기.

제안 방법

• 고해상도 광학 스펙트럼에서 A- 및 F 초거대항성의 질소 및 탄소 농도를 유도하기 위해 비-열적 평형(NLTE) 복사전달 계산을 적용하였다.
• 특히 N ii 4634–4636 Å 선에 중점을 두어 질소 선에 대한 향상된 원자 데이터를 포함한 업데이트된 모델 대기계를 사용하였다.
• Asplund 등(2002)에서 제시한 새로운 태양 CNO 농도를 적용하였으며, 이는 이전 값에 비해 태양 질소 농도를 약 0.3 dex 감소시켰다.
• 관측된 N/C 비율과 [N/Fe] 비율을 도는 항성 진화 모델(예: Meynet & Maeder 2002)과 첫 번째 끓는 혼합 이론의 예측과 비교하였다.
• 진화 역사 유추를 위해 질소 농도, 금속 농도, 항성 질량 간의 상관관계를 분석하였다.
• 주계열 B형 항성에서 붕소 농도 측정을 위해 HST-STIS 우주선 UV 데이터를 사용하여 리튬, 베릴륨, 붕소의 감소 시점이 질소 농도 증가와 어떻게 관련되는지 테스트하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 A- 및 F 초거대항성에서 새로운 비-열적 평형(NLTE) 질소 농도는 이전에 보고된 것보다 더 강한 표면 농도 증가를 시사하는가?
• RQ2 SMC 초거대항성에서 은하계 항성보다 더 높은 질소 농도를 보이는 것으로 볼 때, 질소 농도 증가와 금속 농도 사이에 상관관계가 존재하는가?
• RQ3 관측된 질소 및 N/C 비율의 산란은 주계열 단계 동안의 회전 혼합으로 설명될 수 있는가?
• RQ4 은하계 및 SMC 초거대항성의 농도 패턴은 이전 적색거대우도 단계에서 첫 번째 끓는 혼합이 발생했음을 지지하는가?
• RQ5 초거대항성에서 관측된 농도 경향은 현재의 이론적 예측을 초월한 강화된 회전 혼합 효율성을 요구하는가?

주요 결과

• 은하계 및 SMC A- 및 F 초거대항성에서 새로운 비-열적 평형(NLTE) 질소 농도는 이전의 열역학적 평형(LTE) 기반 추정치보다 유의미하게 높으며, 태양 기준으로 약 0.5 dex의 평균 증가가 관찰되었다.
• SMC 초거대항성에서는 가장 큰 질소 농도 증가가 관찰되었으며, [N/Fe] 값이 최대 약 +0.7 dex에 이르렀다. 이는 금속 농도가 낮은 환경에서 혼합 효율성이 더 높다는 것을 시사한다.
• 은하계 및 SMC 초거대항성의 질소 농도 산란은 질량이나 빛의 세기의 차이보다는 주계열 단계 동안의 회전 혼합에 의해 가장 잘 설명된다.
• 자료는 은하계 및 SMC 초거대항성이 이전 적색거대우도 단계에서 첫 번째 끓는 혼합을 경험했을 가능성이 높으며, SMC에서 더 높은 질소 농도 증가로 인해 더 강한 증거가 있다.
• 주계열 B형 항성에서 붕소 감소와 질소 농도 증가 부족의 상관관계는 회전 혼합이 질소 생성 이전에 취약한 원소를 감소시키는 데 기여한다는 것을 지지한다.
• SMC 항성에서 붕소 감소와 높은 질소 농도 증가의 조합은 회전 혼합과 적색거대지수 후의 대류 혼합이 표면 농도 진화의 주요 추진력임을 시사한다.