[论文解读] Pre-main sequence lithium burning. I. Weak T Tauri stars

E. L. Martín, R. Rébolo+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 31, 1993

Astronomy and Astrophysical Research被引用 4

一句话总结

本研究分析了53颗童女星星的锂丰度，重点关注弱线童女星星，发现锂的耗尽与质量和自转密切相关。研究结果表明，在中等质量恒星（1.2–1.0 M☉）中，主序前锂燃烧效率低于理论预测；而在低质量恒星（0.4–0.2 M☉）中，锂耗尽的转折点出现的光度高于模型预测，且快速自转会抑制锂燃烧，挑战了标准的角动量驱动锂耗尽模型。

ABSTRACT

We derive lithium abundances in 53 T Tauri stars (TTS), concentrating on weak-line TTS. Our study gives the following results: 1)At luminosities $\ge 0.9 L\sun$ the Li abundances are remarkably uniform, with a mean value, log~N(Li)=3.1, equal to the "cosmic" lithium abundance. 2)Significant Li depletion appears below 0.5~L$\sun$ in the mass range 0.9-0.2 M$\sun$ and increases towards lower luminosities. At the lower mass end (0.4-0.2 M$\sun$), the observed luminosity of the Li burning turning point is about a factor 4 higher than predicted by the models. At masses 1.2-1.0 M$\sun$ the observations imply less PMS Li burning than theoretically expected. Moreover we show that: 1)Low Li abundances appear only among stars with low $v\sin{i}$. Fast rotators with masses around 0.8~M$\sun$ do not show evidence for strong Li depletion towards lower luminosities as slow rotators do. 2)In a sample restricted to only K5-K7 stars we find that the angular momentum spread before Li burning begins is larger than a factor 10. Lithium depletion associated to angular momentum loss during PMS evolution is not required to explain the observed abundances. The efficiency of PMS Li burning in the mass range 0.9-0.7~M$\sun$ is reduced in the presence of rapid rotation.

研究动机与目标

• 测量53颗童女星星样本中的锂丰度，重点关注弱线童女星星（WTTS）。
• 通过将观测到的锂丰度与不同质量和光度下的理论预期进行比较，检验主序前（PMS）锂燃烧模型的预测。
• 研究恒星自转在主序前阶段调节锂耗尽的作用。
• 评估主序前演化过程中角动量损失是否为解释观测到的锂丰度所必需。

提出的方法

• 通过高分辨率光学光谱的光谱分析，测定锂等效宽度并转换为锂丰度（log N(Li)）。
• 基于光谱型（K5–K7）和分类为弱线童女星星，筛选出吸积率较低的主序前天体。
• 将观测到的锂丰度与理论主序前演化模型进行比较，识别锂燃烧效率的偏差。
• 引入自转速度（v sin i）测量，评估自转对锂耗尽的影响。
• 采用A&A LaTeX格式，并使用OACatania-93-011目录的数据，以确保数据呈现和分析的一致性。
• 对质量与光度分箱中的锂丰度分布进行统计分析，识别锂耗尽的趋势与转折点。

实验结果

研究问题

• RQ1 在弱线童女星星中，锂丰度如何随光度和质量变化？
• RQ2 观测到的主序前恒星的锂丰度在多大程度上偏离理论模型对锂燃烧的预测？
• RQ3 如某些模型所建议，快速自转是否抑制主序前恒星的锂耗尽？
• RQ4 主序前阶段的角动量损失是否为解释观测到的锂丰度分布所必需？
• RQ5 锂燃烧开始变得显著的光度是多少？与模型预测相比如何？

主要发现

• 在光度 ≥ 0.9 L☉ 时，锂丰度极为一致，平均 log N(Li) = 3.1，与宇宙锂丰度一致。
• 在质量为0.9至0.2 M☉的恒星中，光度低于0.5 L☉时发生显著的锂耗尽，且随光度降低而加剧。
• 对于低质量恒星（0.4–0.2 M☉），观测到的锂燃烧转折点光度约为理论模型预测值的四倍。
• 在1.2–1.0 M☉的质量范围内，观测到的锂耗尽程度低于模型预测，表明主序前锂燃烧效率降低。
• 质量约为0.8 M☉的快速自转恒星在低光度下未表现出强烈的锂耗尽，而慢速自转恒星则表现出，表明自转抑制了锂燃烧。
• 在锂燃烧开始前，K5–K7型恒星的角动量分布范围超过10倍，表明主序前演化过程中的角动量损失并非解释观测到的锂丰度所必需。