[论文解读] New Nitrogen and Carbon in AF-supergiants

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

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 3

一句话总结

本研究利用改进的非局部热动平衡（NLTE）模型和更新的太阳丰度数据，重新分析了22颗银河系和9颗大麦云（SMC）A型与F型超巨星中的氮和碳丰度，发现其氮富集程度显著高于以往报道。结果表明，两类星体均普遍存在旋转混合和可能的首次对流包层混合，且金属贫乏的SMC恒星中氮富集更强，支持旋转与金属度在大质量恒星表面丰度演化中的作用。

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).

研究动机与目标

• 利用改进的非局部热动平衡（NLTE）原子数据和模型大气，重新评估A型与F型超巨星中的氮和碳丰度。
• 通过将观测到的CNO丰度与理论混合情景对比，检验旋转恒星演化模型的预测。
• 评估金属度在通过旋转混合和首次对流包层混合过程驱动氮富集中的作用。
• 确定银河系和SMC超巨星在其演化过程中是否经历了首次对流包层混合和/或显著的旋转混合。
• 将观测到的丰度模式与Asplund等（2002）提供的最新太阳丰度数据及更新的演化模型相协调。

提出的方法

• 采用非局部热动平衡（NLTE）辐射转移计算，从A型与F型超巨星的高分辨率光学光谱中推导氮和碳丰度。
• 使用改进的原子数据更新模型大气，特别关注N ii 4634–4636 Å谱线的氮线。
• 应用Asplund等（2002）提供的最新太阳CNO丰度，与旧值相比，太阳氮丰度降低了约0.3 dex。
• 将观测到的N/C比和[N/Fe]比与旋转恒星演化模型（如Meynet & Maeder 2002）及首次对流包层混合理论的预测进行比较。
• 通过分析氮丰度、金属度与恒星质量之间的相关性，推断其演化历史。
• 利用HST-STIS紫外数据测量主序B型星中的硼，以检验LiBeB耗尽时间与氮富集之间的关系。

实验结果

研究问题

• RQ1 新NLTE氮丰度在A型与F型超巨星中是否表明表面富集程度强于以往报道？
• RQ2 氮富集与金属度之间是否存在相关性，如SMC超巨星中氮丰度高于银河系超巨星所暗示的那样？
• RQ3 观测到的氮和N/C比的分散是否可由主序阶段的旋转混合解释？
• RQ4 银河系和SMC超巨星中的丰度模式是否支持在先前的红巨星阶段发生了首次对流包层混合？
• RQ5 观测到的超巨星丰度趋势在多大程度上要求旋转混合效率高于当前理论预测？

主要发现

• 银河系和SMC A型与F型超巨星的新NLTE氮丰度显著高于以往基于局部热动平衡（LTE）的估计值，氮相对于太阳的平均增强约0.5 dex。
• SMC超巨星表现出最大的氮富集，[N/Fe]值高达约+0.7 dex，表明在金属贫乏环境中混合效率更强。
• 银河系和SMC超巨星中氮丰度的观测分布最合理的解释是主序阶段的旋转混合，而非质量或光度差异。
• 数据表明，银河系和SMC超巨星很可能在先前的红巨星阶段经历了首次对流包层混合，SMC中证据更强，因其氮富集程度更高。
• 主序B型星中硼耗尽与氮富集缺失之间的相关性，支持旋转混合在显著氮生产之前即已耗尽脆弱元素。
• SMC恒星中硼耗尽与高氮富集的结合，表明旋转混合与红巨星分支后（RGB）的对流混合是表面丰度演化的主要驱动力。