[논문 리뷰] The stellar origin of 7Li - Do AGB stars contribute a substantial fraction of the local Galactic lithium abundance?

D. Romano, F. Matteuccí외 2명|arXiv (Cornell University)|2001. 05. 28.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 41

한 줄 요약

이 연구는 최신 이중 침입 화학적 진화 모델을 사용하여 은하수의 7Li의 항성 기원을 재검토한다. 여기에는 새로운 AGB 별의 생성물과 다수의 리튬 기원이 포함되어 있다. 연구 결과 AGB 별은 은하리튬에 기여가 미미하며, 초신성과 저질량 거대별이 디스크 별에서 관측된 7Li 농도 급증과 우주모체 값과 일치시키기 위해 필수적임을 밝혀냈다.

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.

연구 동기 및 목표

• 최신 핵합성 생성물을 반영한 AGB 별의 기여를 평가하여 국지 은하 7Li 농도에 기여하는 정도를 분석한다.
• 특히 디스크 별에서 관측된 급격한 7Li 농도 상승과 이론 모델 간의 괴리 문제를 다수의 항성 기원을 포함시켜 해결한다.
• 저질량 X선 이중성체(LMXBs)가 은하 7Li 농도 증가에 유의미한 기여를 하는지 확인한다.
• 다양한 가정된 초기 7Li 농도에 따른 7Li 진화의 민감도를 시험한다.
• 모델 예측을 우주모체 7Li와 청년 성간 별들인 T 타우리 별 및 오리온 연합 성단의 관측치와 조율한다.

제안 방법

• 태양계 근처의 7Li 진화를 시뮬레이션하기 위해 수정된 이중 침입 모델을 사용하여 은하화학적 진화를 모의한다.
• Ventura 등(2000) 및 기타 항성 기원에서 유래한 최신 7Li 생성물을 포함한다: 제2형 초신성, 초신성, 초신성, 저질량 거대별, 갤럭틱 우주선, LMXBs.
• 시간에 따라 동위원소 농도를 추적하는 화학적 진화 코드를 사용하며, 항성 생성물, 희석, 항성 소모를 고려한다.
• LMXB 기여를 극대화하기 위해 다양한 방법을 적용하여 ISM 내 7Li 농도 증가 가능성에 대한 역할을 테스트한다.
• 관측 데이터와 모델 출력을 비교한다: 디스크 및 할로 별의 log ε(7Li) 대 [Fe/H], 우주모체 농도, 청년 성간 물체.
• 3가지 다른 초기 7Li 농도를 사용하여 ISM 내 7Li 진화에 미치는 영향을 평가하기 위해 민감도 테스트를 수행한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이전에 제기된 바와 같이 AGB 별이 국지 은하 7Li 농도의 상당 부분을 차지하는가?
• RQ2 초신성과 저질량 거대별의 기여 비율은 디스크 별에서 관측된 7Li 농도 급증에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 저질량 X선 이중성체가 은하 규모로 ISM 내 7Li 농도를 유의미하게 증가시키는가?
• RQ4 가정된 초기 7Li 농도에 따라 예측된 7Li 진화는 얼마나 민감한가?
• RQ5 모델은 디스크에서 증가하는 7Li 경향을 T 타우리 별 및 오리온 연합 성단의 관측치와 조율할 수 있는가?

주요 결과

• AGB 별은 은하 7Li 농도에 유의미한 기여를 하지 않으며, 그 생성물이 너무 낮아 관측된 진화를 설명하기에 부족하다.
• 제2형 초신성, AGB 별, 갤럭틱 우주선의 조합 기여는 우주모체 7Li 농도의 약 35%에 불과하다.
• 디스크 별에서 [Fe/H] ≥ −0.5 dex 범위에서 7Li 농도 급증을 재현하기 위해 초신성과 저질량 거대별이 필요하며, 초신성 기여는 약 20%, 저질량 거대별 기여는 약 40%의 우주모체 값에 해당한다.
• 저질량 거대별은 7Li의 후기 급증에 가장 가능성 있는 기원 중 하나이지만, 적색거성 브랜치 단계에서 리튬 농도가 증가하는 데 제한적인 가정이 필요하다.
• 저질량 X선 이중성체는 최대 유리한 조건 하에서도 은하 7Li 농도 증가에 거의 기여하지 않으며, 기여가 미미하다.
• 디스크에서 7Li의 시간적 진화는 [Fe/H] > −0.5 dex 범위에서는 초기 7Li 농도에 거의 의존하지 않으며, 이는 시간이 지남에 따라 강한 항성 소모가 발생하기 때문이다.