[論文レビュー] First UVES observations of beryllium in very metal-poor stars

F. Primas, P. Molaro+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 25, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、VLT Kueyen望遠鏡を用いて、非常に金属不足なハロー星2つのベリリウムに対する初の UVES 観測を報告する。LP 815–43 では、99.7%信頼水準でベリリウムが明確に検出され、[Be/H] = −13.09 であった。一方、CD −24°17504 では上界 [Be/H] ≤ −13.39 が得られ、金属量が低下するに従いベリリウムの質量関係が継続的に減少することを確認した。また、UVES がこのような測定において近赤外域で極めて高い効率を示すことを示した。

ABSTRACT

We report on a attempt to detect beryllium in two dwarf stars of the Galactic halo with metallicities below one thousandth solar. The data were obtained during the Commissioning of the Ultraviolet and Visible Echelle Spectrograph (UVES) mounted on the ESO VLT Kueyen telescope, and show the potential of UVES for studies in the UV-optical domain. We claim a beryllium detection in LP 815--43 ([Fe/H]~-2.95,[Be/H]=-13.09) at the 99.7% confidence level, while only an upper limit can be set for the second target CD -24 17504 ([Fe/H]~-3.30, [Be/H]~-13.39). These results suggest that the trend of beryllium with metallicity keeps decreasing as lower metallicities are probed, with no evidence for flattening. In CD -24 17504 we also analyzed the Li I line at 6708A, and derived a lithium abundance close to the Spite plateau.

研究の動機と目的

• VLT における高分解能 UVES 分光計を用いて、非常に金属不足なハロー星のベリリウムの質量関係を測定すること。
• ベリリウムが主に銀河宇宙線によるスパラレーションによって生成されるという仮説と、初期宇宙ビッグバン由来の成分が存在する可能性を検証すること。
• 金属量が [Fe/H] = −3.0 未満の領域におけるベリリウムの質量関係の傾向を評価すること。
• CD −24°17504 におけるリチウムの質量関係を測定し、Spite プレートオフとの整合性を評価するとともに、金属量依存のリチウム減少の兆候があるかどうかを検証すること。

提案手法

• VLT Kueyen 望遠鏡のコンmissioning 階段中に、高信噪比（S/N）の高分解能分光スペクトルを UVES 分光計を用いて取得した。
• Be II 開口倍波長（3130.4 Å および 3131.1 Å）を標的とするために、B346 設定（3130 Å 帯域）を用いた。
• Be II 線のスペクトル合成および等価幅（EW）測定を実施し、Be の質量関係を導出した。
• 複数の露出を組み合わせてスペクトルを重ね合わせ、特に CD −24°17504 の Li I 線（6708 Å）の S/N を向上させた。
• ATLAS9 のモデル大気を用い、α過剰とオーバーシュートなしの条件で、測定された EW から Li の質量関係を計算した。
• Carlsson 他（1994）の非局所熱平衡（NLTE）補正を Li の質量関係に適用し、Spite プレートオフと整合性を保った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 金属量が [Fe/H] = −3.0 未満に低下する領域でも、ベリリウムの質量関係は継続的に減少し続けるのか、それとも一部のビッグバン核合成モデルが予測するように平坦化するのか？
• RQ2 観測された [Be/H] 対 [Fe/H] 傾向は、銀河宇宙線によるスパラレーションのみで説明可能か、それ以上の生成源が必要か？
• RQ3 CD −24°17504 のリチウム質量関係は、Spite プレートオフと整合性があるか、それとも金属量依存のリチウム減少の兆候が見られるか？
• RQ4 UVES が金属不足星における Be 測定において、Keck/HIRES よりも近赤外域でどれほど優れた性能を示すか？

主な発見

• LP 815–43 では、99.7%信頼水準でベリリウムが明確に検出され、[Be/H] = −13.09 であった。
• CD −24°17504 に対しては上界 [Be/H] ≤ −13.39 が得られ、金属量が低下するに従いベリリウムの質量関係がさらに低下していることが示された。
• ベリリウムの質量関係は金属量が低下するに従い継続的に減少し、[Fe/H] ≈ −3.3 まで平坦化の兆しなし。
• CD −24°17504 のリチウム質量関係は A(Li) = 2.20 と測定され、Spite プレートオフの値（2.238 ± 0.012）と非常に良好に一致した。
• 測定された Li EW（20.57 ± 0.58 mÅ）は、Ryan 他（1999）の推定値よりも高い値であり、リチウム減少勾配の再評価が求められる可能性を示唆した。
• UVES は、Keck/HIRES よりも 3～4 倍の高い効率を 3130 Å で示し、今後の金属不足星における Be 測定の可能性を著しく向上させた。