[论文解读] 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 41

一句话总结

本研究使用更新的双 infall 化学演化模型，重新审视银河系中 7Li 的恒星起源问题，引入了新的 AGB 恒星核合成产物及多种锂源。结果表明，AGB 恒星对银河系锂的贡献可忽略不计，而新星和低质量巨星则是重现银盘恒星中 7Li 含量陡增现象及陨石值的关键因素。

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.

研究动机与目标

• 使用更新的核合成产物，评估渐近巨星支（AGB）恒星对本地银河系 7Li 含量的贡献。
• 通过引入多种恒星来源，解决观测到的 7Li 演化（尤其是银盘恒星中显著上升）与理论模型之间的差异。
• 确定低质量 X 射线双星（LMXBs）是否在银河系 7Li 富集中发挥显著作用。
• 测试 7Li 演化对不同假设原始锂丰度的敏感性。
• 使模型预测与陨石 7Li 及年轻恒星（如 T Tauri 星和猎户星云成员）的观测结果相一致。

提出的方法

• 采用修订后的双 infall 模型模拟太阳邻近区域 7Li 随时间的演化。
• 整合基于 Ventura et al. (2000) 及其他来源（II 型超新星、新星、低质量巨星、银河系宇宙射线、LMXBs）的更新 AGB 恒星 7Li 产出。
• 使用化学演化代码追踪随时间变化的同位素丰度，考虑恒星产出、稀释和恒星消耗。
• 采用不同方案以最大化 LMXB 的贡献，检验其在富集星际介质 7Li 方面的潜在作用。
• 将模型输出与观测数据进行比较：银盘和银晕恒星的 log ε(7Li) 与 [Fe/H] 关系、陨石丰度以及年轻星体的观测结果。
• 通过三种不同的原始 7Li 丰度值进行敏感性测试，评估其对星际介质中 7Li 演化的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 AGB 恒星是否如先前所建议的那样，能解释本地银河系 7Li 含量的显著部分？
• RQ2 新星和低质量巨星对银盘恒星中观测到的 7Li 含量上升的相对贡献如何？
• RQ3 低质量 X 射线双星是否在银河系尺度上显著富集星际介质中的 7Li？
• RQ4 预测的 7Li 演化对假设原始 7Li 丰度的敏感性如何？
• RQ5 该模型能否使银盘中 7Li 趋势的上升与 T Tauri 星和猎户星云成员等年轻恒星的观测结果相一致？

主要发现

• AGB 恒星对银河系 7Li 含量的贡献可忽略不计；其产出过低，无法解释观测到的演化趋势。
• II 型超新星、AGB 恒星和银河系宇宙射线的联合贡献仅能解释约 35% 的陨石 7Li 含量。
• 新星和低质量巨星是重现 [Fe/H] ≥ −0.5 dex 时 7Li 含量陡增现象的必要条件，其中新星贡献约 20%，低质量巨星贡献约 40% 的陨石值。
• 低质量巨星是 7Li 晚期上升现象的最可能来源之一，尽管这需要对其红巨星分支阶段锂增强设定严格假设。
• 即使在最有利的假设下，低质量 X 射线双星对银河系 7Li 富集的贡献也可忽略不计。
• 对于 [Fe/H] > −0.5 dex 的银盘，7Li 随时间的演化几乎与原始 7Li 丰度无关，这是由于随时间推移恒星消耗作用强烈。