長周期ミラ型変光星の周期光度関係であかす天の川銀河のAGB星の進化
鹿児島大学 理工学研究科 博士後期過程
浦郷 陸

Contents
Introduction
・光度周期関係(PLR)・O-rich と C-richとは？
天体紹介
VERAと1m望遠鏡と広島望遠鏡
結果
Discussion
まとめIntroduction - 変光星 変光星という星
明るさが時間に対して変化する星
代表例；セファイド型変光星 ミラ型変光星
ミラ型変光星;LPV,AGB星とも長周期(days > 100 day),長振幅(ΔV>2.5mag)
周期と光度に相関関係を持つ;周期光度関係(Period Luminosity Relation:PLR)
重要性
距離指標として最も強力なツールの一つ
マスロスがどのようにおこなわれているのか？(銀河への金属供給)

Introduction - 光度周期関係(PLR) ミラ型変光星の光度周期関係はどうなっているのか?
星表面の化学組成により、示す特徴が違う
hosC-rich; 長周期側で減光を示す
星周ダストによる減光
O-rich;長周期側で増光、後に減光増光;Hot Bottom Burning 現象
大マゼラン雲 (LMC)のPLR
sources:OGLEIII catalog
Ks mag: 2MASS
Ita & Matsunaga 2010

Introduction - O-rich と C-richとは？ O-richC-rich

ダスト

シリケイト

アモルファスカーボン

吸収線

TiO, VO H2O etc

CN,C2,HCN etc

メーザー

H2O,OH,SiO(C)HronIntroduction - PLR Milky Way vs LMC 天の川銀河では？→化学組成の分類 and 長周期側はほとんど解明されていない
理由;距離決定、すべての星の分光が大変はたして同じ光度周期関係を示すのか？金属依存性
短周期側;LMCとMilky Wayでの金属依存性の差異は小さい Matsunaga 2012
長周期側;？？？
OH/IR星と呼ばれる星が多い in 天の川銀河
OH maserを放出し、赤外線で明るい天体長周期のミラ型変光星の特徴を示し、激しいマスロスを起こしている(LMCでは数がほとんどない)

天体紹介
天体名

OZ Gem

天体名

V837 Her

天体名

AP LynR.A. Dec.

07 33 57.7,+30 30 37.8

R.A. Dec.

18 43 36.4,+13 57 22.7

R.A. Dec.

06 34 33.3,+60 56 27.7

VERAと1m望遠鏡と広島望遠鏡
鹿児島1m望遠鏡
近赤外線モニタリング

VERA
年周視差測定広島かなた望遠鏡
可視光 低分散分光結果 - Lightcurve-

OZ Gem

AP LynV837 HerOZ Gem

V837 Her

AP LynPeriod[days]

592

520

433

mean K’mag[mag]

2.65 ±0.16

1.68±0.03

0.60±0.01

結果 - Parallax OZ Gem

V837 Her

AP LynOZ Gem

V837 Her

AP LynParallax[mas]0.806±0.03

1.06±0.04

2.63±0.22

Distance[kpc]1.24±0.06

0.94±0.04

0.38±0.03

結果 - PLR ✖:O-rich star

減光▲:C-rich star

結果 - color color diagram -結果 - SpectroscopyOZ Gemのスペクトル
TiOの吸収線が多く見えるDiscussion ‐metallisityの違い天の川銀河はLMCよりも2~3倍,metallisityが大きい(Luck et al. 1998)
metallicityが大きい影響を及ぼす
・LMCの星よりも星内部のOpacityが大きい→(内部からのradiationが出にくい)星内部にたまったエネルギーで膨張し、振動の振幅と周期が大きくなる-外に質量を放出する力が大きくなる。

Discussion ‐PLRの描像 共通事項：AGB星の始まりは必ずO-rich（M型星;星の進化から）

マゼラン雲では・・・

ある所でO→Cになる。
Dredge Up(本発表では説明しない )十分に脈動が成長すると、マスロスが激しくなりダストを形成

Discussion
天の川銀河では・・・

本来ならCに変わるはずが・・・

metallicityによって振幅が増大
O→Cの前にマスロスが誘発された
Oのままダストを形成、減光

銀河間のmetallicityの違いがAGB星のマスロスの時期に影響を与える！

Discussion ‐PLRの解釈 in Milky WayCになる前にOのまま、マスロスを起こす

天の川で多く確認されているOH/IR星も説明可能
銀河全体のC/O個数比もC/O～1/2 LMCではC/O～２(AKARI Sakamoto et al.2013 )まとめ and これから・論文投稿中(PASJ;VERA特集号)
発表では触れなかった質量や光度をmodelと比較
より詳細なAGB星の進化について議論をしている。
・質量を直接的に決めるため、VERAで2天体のbinaryの星を観測中
距離のデータを用いて質量を正確に決定・長周期のミラ型変光星(OZ Gem,V837 Her,AP Lyn)のモニタリング観測、年周視差測定、分光観測を行いPLR上にプロットした。
・O-richのミラ型変光星だが、LMCのPLRと比較するとC-richの傾向を示した。
・銀河間のmetallicityの違い(MW>LMC)を考慮すると、天の川ではOpacityが大きいため脈動が大きくなる傾向があり、マスロスを誘発

Discussion ‐PLRの解釈 in LMC初期 or
M/M < 1.5

1.5 < M/M < 4

end ofO-rich?

end ofend of C-rich massive O-richlogP~2.4?

4 < M/M

logP~2.8?

Introduction - O-rich と C-richとは？ O-richC-richダスト

シリケイト

アモルファスカーボン

吸収線

TiO, VO H2O etc

CN,C2,HCN etc

メーザー

H2O,OH,SiO(C)Hron結果 -まとめ・3天体はC-richの傾向が強い ColorとPLRの位置(特にOZGem)- OZ Gem 以下3天体はなぜC-richの傾向を示すのか？
・O元素を含むメーザーを放射しているが,中身はC-richである ✖
・本来C-richであったがO-richになった?
・天の川ではC-richが作りにくい？
重要なのは、AGB星の化学組成はどのようにして決まるのか？

星表面の化学組成は初期質量の影響が強い。
ー初期質量によりおきる現象が変わる

Discussion-サーマルパルス現象 -Discussion -AGB星の化学組成の変化ミラ型変光星はサーマルパルス現象を起こして進化していく。
・中心のC/Oの縮退コアの成長
ーLuminosityが増加
・Luminosity増加による輻射圧の増加やPulsationによるダスト放出
ーマスロスを起こすために重力におうじた振動が必要(reference)
明るさ

C/O change

PLR

質量に応じた大きさまで成長すると、Super Windで激しいMass Loss
TP-AGB start
最初はO-star(M型星)
周期

Discussion - O-rich と C-richはどう作られるか？AGB星の表面組成は初期質量に大きく依存する。
忘れてはいけないのはスタートはO-rich（M型星）
初期質量

M/M < 1.5

1.5 < M/M < 44 < M/M

表面組成O-richC-rich

O-rich現象

NOThird Dredge UP

Hot Bottom Burniung
Third Dredge UP

これらの変化は星がサーマルパルスAGBフェーズに突入してから起こる

Discussion- Third Dredge UP Dredge UP現象とは対流の一時的な深化現象
ーそれに伴う星表面への元素供給 M/M☉＞1.5
水素燃焼殻の消失に伴い、燃焼殻外の対流層が増加
C/O > 1

Discussion - Hot Bottom Burning 質量が重いことによる、He層の底の温度上昇-Cを燃やし、Nを作る M/M☉＞4
He層の温度がより高くなるHe層のCが全てNになる

Nが増加、C/O変化なし

Discussion ‐天体の質量Bolometric collectionからLuminosityを見積もる(Buzzoni et al. 2010)
Mass - Luminosity Relation から天体の質量を決める(Lattanzio 1986)

OZ Gem

V837 Her

APLyn

Luminosity

3.76±0.13

3.88±0.11

3.51±0.18

Mass

3.55±0.33

2.95±0.4

3.85±0.4

Discussion ‐3天体の質量とPLRの比較-

質量からすべてC-richになるべき星↓
何らかの理由により Cにならなかった

Third Dredge Upが起きなかった銀河の金属量？