[論文レビュー] The formation of lithium lines in the atmospheres of super Li-rich AGB stars

C. Abia, Ya. V. Pavlenko+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 30, 1999

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、平面対称大気モデルにおける20準位のリチウム原子の非局所熱力学的平衡（NLTE）モデルを用いて、超リチウム過剰なC-rich AGB星におけるリチウム線形成を調査している。NLTE効果は6708 Åの共鳴線に強く影響を及ぼすが、副次的線（4603、6104、8126 Å）には最小限の影響にとどまる。したがって、C-rich巨星における信頼できるリチウム質量関数決定のための推奨線としての適性が示されたが、完全な大気の複雑性は依然として制限要因のままである。

ABSTRACT

The formation of lithium lines in the atmosphere of C-rich giants is discussed. LTE and NLTE approximations are used to model lithium lines in the spectra of super Li-rich AGB stars. The system of equations of the statistical balance of neutral Li in plane-parallel model atmospheres is solved for a 20-level atom model. JOLA and line-by-line models of molecular absorption are used to compute synthetic spectra as well as the opacity in the frequencies of bound-bound and bound-free transitions of the lithium lines. Curves of growth and synthetic spectra are computed in LTE and NLTE for several model atmospheres of different Teff and C/O ratios for four lithium absorptions, namely: the $λ4603$, $λ6104$, $λ6708$ and $λ8126$ Å Li I lines. The sensitivity of the NLTE effects on Teff and the C/O ratio is discussed. We found that NLTE mainly affects the resonance line doublet ($λ6708$) while the impact of NLTE effects on the lithium subordinate lines, formed in the inner regions of C-rich giant atmospheres, is rather weak. Therefore the use of these lines is recommended for Li determination in AGB stars. However, in no case can we properly account for the formation of Li lines in AGB stars until sphericity, velocity stratifications, dust, chromospheres and other related phenomena, which are in fact present in AGB star atmospheres, are considered. Our results are used to derive Li abundances in three super Li-rich C-stars taking into account NLTE effects. Finally, the net Li yield from this class of stars into the interstellar medium is reconsidered.

研究の動機と目的

• 超リチウム過剰なC-rich AGB星におけるリチウム線形成メカニズムを理解すること。
• 非局所熱力学的平衡（NLTE）効果が異なるスペクトル線におけるリチウム線形成に与える影響を評価すること。
• AGB星におけるリチウム質量関数決定のための特定のリチウム線（4603、6104、6708、8126 Å）の信頼性を評価すること。
• NLTE効果を考慮したうえで、この星族からの銀河間空間へのネットリチウム還元量を再評価すること。

提案手法

• 中性リチウム（Li I）の20準位原子モデルを用いて、平面対称モデル大気中での統計平衡方程式を解く。
• JOLAおよびラインごとの分子吸収モデルを用いて、束縛-束縛および束縛-自由遷移の合成スペクトルと光学深さを計算する。
• 異なる有効温度（Teff）およびC/O比を想定した条件下で、LTEおよびNLTE条件下での合成スペクトルおよび成長曲線を計算する。
• 4つのリチウム線にわたるTeffおよびC/O比に対するNLTE効果の感度を定量化する。
• NLTE補正を施して、3つの超リチウム過剰C星におけるリチウム質量関数を導出する。
• NLTE補正済み質量関数に基づいて、銀河間空間へのリチウムのネット還元量を再評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NLTE効果は、超リチウム過剰なAGB星の大気におけるリチウム線形成にどのように影響を及ぼすか？
• RQ2 4603、6104、6708、8126 Åのリチウム線のうち、NLTE条件下でリチウム質量関数決定に最も頑健なのはどれか？
• RQ3 有効温度（Teff）および炭素対酸素（C/O）比の変動が、NLTE線形成にどのように影響を及ぼすか？
• RQ4 球面対称性、速度ストラトフィケーション、ダストなどの大気の複雑性が、AGB星におけるリチウム線形成にどの程度影響を及ぼすか？
• RQ5 NLTE効果を適切に考慮した場合、超リチウム過剰なAGB星からの銀河間空間へのリチウムの再評価されたネット還元量はどの程度か？

主な発見

• NLTE効果は6708 Åの共鳴線の強度を顕著に変化させ、補正なしでは質量関数決定に信頼性がない。
• 4603、6104、8126 Åの副次的リチウム線はNLTE効果の影響を最小限に抑え、C-rich AGB星におけるリチウム質量関数測定により信頼性がある。
• NLTE効果のTeffおよびC/O比への感度は、6708 Å線で最も強く、副次的線で最も弱い。
• 3つの超リチウム過剰C星について、NLTE補正済みのリチウム質量関数が導出され、質量関数推定の正確性が向上した。
• NLTE効果を適切に考慮した場合、超リチウム過剰AGB星からの銀河間空間へのリチウムのネット還元量は下方修正された。
• 本研究は、球面対称性、ダスト、コアスフィアなどの未考慮の大気複雑性が原因で、現在のモデルが依然として不完全であると結論づけた。