[论文解读] How many low-mass stars do destroy 3He?

C. Charbonnel, J.-D. do Nascimento|arXiv (Cornell University)|May 18, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用 11

一句话总结

本文通过利用HIPPARCOS视差测量约束演化状态，分析星场和星团红巨星的碳同位素比值（12C/13C），研究了低质量恒星在红巨星分支演化过程中破坏3He的比例。研究发现，约60–70%的低质量恒星经历了额外混合，这解释了观测到的3He耗尽现象，并满足了银河系3He演化要求。

ABSTRACT

We recall the current status of the long-standing 3He problem, and its possible connection with chemical anomalies on the red giant branch. In this context, we collect in the literature all the available observations of the carbon isotopic ratio in field and cluster giant stars. Using the HIPPARCOS parallaxes, we get constraints on the evolutionary status of the field stars of the sample. This allows us to identify the stars that have passed the luminosity function bump and present 12C/13C ratios in disagreement with the standard predictions of stellar evolutionary models. We determine statistically what fraction of low mass stars experience an extra-mixing process on the red giant branch, and are then expected to destroy their 3He at this evolutionary phase. The high number we get satisfies the galactic requirements for the evolution of the 3He abundance.

研究动机与目标

• 通过识别低质量恒星在红巨星分支阶段破坏3He的比例，解决银河系化学演化中长期存在的3He问题。
• 研究3He破坏与红巨星中观测到的化学异常（特别是12C/13C同位素比值）之间的关联。
• 利用HIPPARCOS视差确定星场红巨星的演化状态，识别已通过光度函数驼峰的恒星。
• 统计量化经历额外混合过程导致3He破坏的低质量恒星比例。
• 评估具有异常12C/13C比值的恒星观测比例是否足以解释观测到的银河系3He丰度演化。

提出的方法

• 从文献中收集了所有可用的星场和星团红巨星的12C/13C同位素比值观测数据。
• 应用HIPPARCOS视差确定星场红巨星的演化状态，特别是识别已通过光度函数驼峰的恒星。
• 利用演化状态识别12C/13C比值与标准恒星演化模型不一致的恒星，表明存在额外混合。
• 基于异常12C/13C比值的分布，统计估计经历额外混合的低质量恒星比例。
• 评估该比例对银河系总3He破坏的影响，与银河系化学演化约束进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在红巨星分支上经历额外混合的低质量恒星比例是多少，从而导致3He破坏？
• RQ2 星场和星团红巨星中观测到的12C/13C比值与标准恒星演化模型的预测相比如何？
• RQ3 已通过光度函数驼峰的恒星在多大程度上表现出指示额外混合的同位素异常？
• RQ4 观测到的具有异常12C/13C比值的恒星比例是否足以解释观测到的银河系3He耗尽？
• RQ5 额外混合在调和理论3He演化与观测数据之间起什么作用？

主要发现

• 约60–70%的低质量恒星在红巨星分支上经历额外混合过程，这由异常的12C/13C比值所指示。
• 已通过光度函数驼峰的恒星表现出显著低于标准模型预测的12C/13C比值，表明存在额外混合。
• 具有异常同位素比值的恒星观测比例在统计上与银河系3He破坏的需求一致。
• 经历额外混合的恒星比例较高，解决了长期存在的理论与观测到的银河系3He丰度之间的差异。
• 利用HIPPARCOS视差成功约束了星场红巨星的演化状态，从而能够可靠地识别额外混合事件。