Nature versus nurture: distinguishing effects from stellar processing and chemical evolution on carbon and nitrogen in red giant stars - Faculté des Sciences de Sorbonne Université
Article Dans Une Revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Année : 2024

Nature versus nurture: distinguishing effects from stellar processing and chemical evolution on carbon and nitrogen in red giant stars

John D. Roberts
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Marc H. Pinsonneault
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Jennifer A. Johnson
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Joel C. Zinn
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David H. Weinberg
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Mathieu Vrard
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Jamie Tayar
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Dennis Stello
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James W. Johnson
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Kaili Cao
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Keivan G. Stassun
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Guy S. Stringfellow
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Aldo Serenelli
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Savita Mathur
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Saskia Hekker
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Rafael A. García
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Yvonne P. Elsworth
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Enrico Corsaro
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Résumé

The surface [C/N] ratios of evolved giants are strongly affected by the first dredge-up (FDU) of nuclear-processed material from stellar cores. C and N also have distinct nucleosynthetic origins and serve as diagnostics of mixing and mass-loss. We use subgiants to find strong trends in the birth [C/N] with [Fe/H], which differ between the low-α and high-α populations. We demonstrate that these birth trends have a strong impact on the surface abundances after the FDU. This effect is neglected in current stellar models, which use solar-scaled C and N. We map out the FDU as a function of evolutionary state, mass, and composition using a large and precisely measured asteroseismic data set in first-ascent red giant branch (RGB) and core He-burning, or red clump (RC), stars. We describe the domains where [C/N] is a useful mass diagnostic and find that the RC complements the RGB and extends the range of validity to higher mass. We find evidence for extra mixing on the RGB below [Fe/H] = -0.4, matching literature results, for high-α giants, but there is no clear evidence of mixing in the low-α giants. The predicted signal of mass-loss is weak and difficult to detect in our sample. We discuss implications for stellar physics and stellar population applications.
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insu-04843538 , version 1 (17-12-2024)

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John D. Roberts, Marc H. Pinsonneault, Jennifer A. Johnson, Joel C. Zinn, David H. Weinberg, et al.. Nature versus nurture: distinguishing effects from stellar processing and chemical evolution on carbon and nitrogen in red giant stars. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2024, 530, pp.149-166. ⟨10.1093/mnras/stae820⟩. ⟨insu-04843538⟩
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