[論文レビュー] Chemical evolution of the Galactic bulge as traced by microlensed dwarf and subgiant stars. VI. Age and abundance structure of the stellar populations in the central sub-kpc of the Milky Way

T. Bensby, S. Feltzing+30 more|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 2017

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 154被引用数 66

ひとこと要約

この論文は90個の螺旋強化重力レンズを用いた球状星団のデータを分析し、11個の元素の年齢と存在量を導出。金属量分布には複数ピークがあり、高金属領域で若年〜中年、離散的な星形成エピソード、局所厚規のα-ニーのわずかな上昇が明らかになる。

ABSTRACT

We present a detailed elemental abundance study of 90 F and G dwarf, turn-off and subgiant stars in the Galactic bulge. Based on high-resolution spectra acquired during gravitational microlensing events, stellar ages and abundances for 11 elements (Na, Mg, Al, Si, Ca, Ti, Cr, Fe, Zn, Y and Ba) have been determined. We find that the Galactic bulge has a wide metallicity distribution with significant peaks at [Fe/H]=-1.09, -0.63, -0.20, +0.12, +0.41. We also find a high fraction of intermediate-age to young stars: at [Fe/H]>0 more than 35 % are younger than 8 Gyr. For [Fe/H]

研究の動機と目的

• ミリオンレンズで観測された中央サブキロパーセクの球状星団の星の年齢・化学組成構造を特徴づける。
• 球状星団の星形成史が薄いディスクと厚いディスクの集団とどのように関連するかを調査する。
• 球状星団の abundances のトレンドが長期的（ secular ）進化シナリオに整合するかを評価する。
• 大規模なミリオンレンズ球状星団矮星サンプルに対して、 refined な恒星パラメータと年齢を提供する。

提案手法

• 90個のミリオンレンズ球状星団矮星・準巨星の高分解能分光分析。
• 11元素（Na, Mg, Al, Si, Ca, Ti, Cr, Fe, Zn, Y, Ba）の存在量を、等価幅とUppsala MARCSモデル大気を用いて決定。
• Fe I の励起平衡から有効温度を決定、Fe I–Fe II イオン化平衡から表面重力を決定、Fe I ライン強度からマイクロ乱れを決定、Fe I に対して NLTE 修正（Lind ら 2012）。
• Y2 はいい加減なα強化があるアイソクローンを用いたベイズ的アイソクローン法と年齢確率分布関数を用いた年齢推定。
• Bensby ら 2014 に合わせるための Teff および log g への経験的補正と、それに伴う abundances および年齢の再計算。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ミリオンレンズの矮星・準巨星をサンプリングしたとき、球状星団星の金属量分布はどうなるか？
• RQ2 球状星団領域での正確な年齢から示唆される星形成エピソードは何か？
• RQ3 特にα要素について、球状星団の abundances の傾向は局所の厚・薄ディスクの傾向とどのように比較されるか？
• RQ4 球状星団の abundance および age 構造は secular evolution の起源を支持するか？
• RQ5 銀河内での銀河平面の緯度と棒成分は MDF にどのように影響するか？

主な発見

• 球状星団の金属量分布は複数のピークを持ち、[Fe/H] = -1.09, -0.63, -0.20, +0.12, +0.41 にピークがある。
• [Fe/H] > 0 の星のうち 35% 以上が 8 Gyr 未満で若い。一方、[Fe/H] ≲ -0.5 の星の大半は 10 Gyr 以上である。
• 約3, 6, 8, 11 Gyr 前にいくつかの重要な星形成エピソードが起きた。
• サブソーラの球状星団金属量の α 元素傾向のニーは、局所の厚ディスクよりわずかに高い [Fe/H] である可能性がある。
• 球状星団の年齢・ abundance 構造は銀河の薄・厚ディスクと類似点を示し、球状星団の濃縮が速く、棒関連成分の兆候がある。
• 全体として、球状星団の起源は disk 材料と中心部の棒ダイナミクスによって形成される secular origin を支持する。