[論文レビュー] A spectroscopic study of field BHB star candidates

T. D. Kinman, Francesco Castelli+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 13, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、高分解能の可視光および遠紫外線（IUE）データに加え、ストルングレン光度測定とモデル大気を用いて、31個の近傍場ブルーハイドレットブランチ（BHB）星候補の分光的分析を実施した。すべての候補が金属量が乏しく、BHBの特徴（適切な T_eff および log g、低〜中程度の v sin i（≤40 km s⁻¹）、太陽系のヘリウム含有量、α要素の過剰）を示すことが確認され、高固有運動量サーベイによる運動学的バイアスが存在するにもかかわらず、真正の場のBHB星としての身元を確立した。

ABSTRACT

New spectroscopic observations (R=15000 and 40000) are given for 31 nearby (V < 11) BHB star candidates. IUE low-resolution spectra are available for most of them. New determinations of temperature, gravity, reddening and abundances were obtained from these data using models computed by Castelli with an updated version of the ATLAS9 code. A summary of the visual photometry for these stars (including new photometry obtained at Kitt Peak) is also given. All 31 candidates are halo stars. We classify 28 as BHB stars because: (1) They lie close to the ZAHB (in a similar position to globular cluster BHB stars) in the Teff vs. log g plot. (2) Their distribution of vsini (less than 40 km/s) is similar to that found for the BHB stars in globular clusters. (3) Their [Fe/H] lies between -0.99 and -2.95 (mean [Fe/H] -1.67, dispersion 0.42 dex) which is similar to that found for field halo RR Lyrae and red HB stars but more metal- poor than for halo globular clusters. Field BHB stars with Teff greater than 8500 K show the He I (4471 A) line corresponding to solar abundance. (4) They show a similar average enhancement of the alpha-elements ([Mg/Fe] = +0.43 +/- 0.04 and [Ti/Fe] = +0.44 +/- 0.02) to that found for other halo field stars of similar metallicity. Comments are given on a further 25 stars that have previously been suggested to be BHB stars; these were not included in our sample because they did not fulfil one or more of the above criteria.

研究の動機と目的

• 太陽系近傍の場のブルーハイドレットブランチ（BHB）星を、多波長分光的および光度測定データを用いて特定・確認すること。
• 回転速度（v sin i）、効果的温度（T_eff）、表面重力（log g）、金属量を用いて、高固有運動量候補の中での真のBHB星と偽陽性を区別すること。
• 近傍のBHB星の元素含有パターン（特にα元素および鉄族元素）を特定し、ヘリウム場星および球状星団BHB星と比較すること。
• 局所BHB星集団の運動学的および化学的性質を評価し、ヘリウム星の特徴と整合性があるかを検討すること。
• 近年の球状星団BHB星における高回転速度の発見を踏まえ、BHB星選別に用いる光度測定および分光的基準の信頼性を評価すること。

提案手法

• 25個のプログラム星に対して、キット・ピークのコーシー・フィード分光計およびESOのCAT分光計を用いて、高分解能分光測定（λ/Δλ ≈ 15,000）を実施した。6個の星は両半球から観測された。
• IUEの低分解能遠紫外線スペクトルを用いて、T_effおよび赤方偏移を推定した。特にT_eff > 8,500 Kの星に対して補完的役割を果たした。
• 観測されたエネルギー分布、Hγ線プロファイル、ストルングレン光度測定とATLAS9モデル（カステリとクルーツ、更新版）の合成スペクトルを比較することで、効果的温度（T_eff）および表面重力（log g）を決定した。
• 更新版ATLAS9コード（カステリ）を用いて計算されたモデル大気を用い、高分解能可視光スペクトルから元素含有量を導出した。電離平衡および励起平衡に注意を払った。
• 線幅プロファイルフィッティングにより回転速度（v sin i）を測定し、平均的な投影回転速度を球状星団BHB星と比較して一貫性を評価した。
• 金属量（[Fe/H]）はFe IおよびFe II線から導出し、α元素の過剰（[Mg/Fe]、[Ti/Fe]）を測定し、他のヘリウム集団と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 31個の場のBHB星候補は、銀河の円盤星による光度測定の模倣によって誤って分類されたものではなく、本当にBHB星なのであろうか？
• RQ2 これらの近傍BHB星の運動学的および分光的性質は、球状星団のBHB星と一致するのであろうか。特にv sin iおよび金属量分布の観点から。
• RQ3 場のBHB星の元素含有パターン（特にα元素の過剰）は何か。他のヘリウム星および球状星団BHB星と比較するとどうなるか。
• RQ4 遠紫外線（IUE）データは、特に高温のBHB星に対してT_effおよび赤方偏移の決定にどのように寄与するか。
• RQ5 高固有運動量サーベイは、近傍BHB星の選別において、どの程度運動学的バイアスを生じるのか。

主な発見

• すべての31候補が、[Fe/H] = -2.95 から -0.99 の金属量を示し、平均が -1.67 dex、標準偏差が 0.42 dex であることが確認された。これはヘリウム場星と整合的である。
• 31個の星のうち28個が、T_eff 対 log g 図におけるZAHB（ゼロ年齢水平枝）の位置に一致しており、球状星団で観測されるものとよく一致している。
• v sin i（≤40 km s⁻¹）の分布は、低回転（≤20 km s⁻¹）および高回転（≤40 km s⁻¹）の2つのタイプを含んでおり、それぞれ球状星団M3およびM13で観測された2群と一致している。
• T_eff > 8,500 K の星では、He I λ4471線の強度が太陽系ヘリウム含有量と一致しており、高温で進化した星の性質を確認した。
• α元素の過剰は顕著で、平均値 <[Mg/Fe]> = +0.43 ± 0.04 および <[Ti/Fe]> = +0.44 ± 0.02 であり、典型的なヘリウムパターンに一致し、円盤星とは明確に区別される。
• v sin iと(B-V)₀または[Fe/H]との間に有意な相関は認められず、本サンプルでは金属量や色に伴う回転速度の系統的傾向は見られなかった。