[論文レビュー] Metallicities for 13 nearby open clusters from high-resolution spectroscopy of dwarf and giant stars. Stellar metallicity, stellar mass, and giant planets

N. C. Santos, C. Lovis+3 more|ArXiv.org|Nov 14, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 39被引用数 53

ひとこと要約

本研究では、13個の近隣オープンクラスターに属する39個の巨星および16個の矮星について、高分解能分光解析を実施し、鉄の過剰度を評価した。金属量は主に太陽値に近いことが判明した。巨星の金属量測定値は、使用する分光線リストの選択に極めて敏感であり、巨星と矮星の金属量を一致させるには、線選択を慎重に行う必要がある。これは、巨星系の形成に及ぼす金属量と星の質量の影響を分離する上で重要である。

ABSTRACT

We present a study of accurate stellar parameters and iron abundances for 39 giants and 16 dwarfs in the 13 open clusters IC2714, IC4651, IC4756, NGC2360, NGC2423, NGC2447 (M93), NGC2539, NGC2682 (M67), NGC3114, NGC3680, NGC4349, NGC5822, NGC6633. The analysis was done using a set of high-resolution and high-S/N spectra obtained with the UVES spectrograph (VLT). These clusters are currently being searched for planets using precise radial velocities. For all the clusters, the derived average metallicities are close to solar. Interestingly, the values derived seem to depend on the line-list used. This dependence and its implications for the study of chemical abundances in giants stars are discussed. We show that a careful choice of the lines may be crucial for the derivation of metallicities for giant stars on the same metallicity scale as those derived for dwarfs. Finally, we discuss the implications of the derived abundances for the metallicity- and mass-giant planet correlation. We conclude that a good knowledge of the two parameters is necessary to correctly disentangle their influence on the formation of giant planets.

研究の動機と目的

• 巨星の星の金属量測定における不確実性を解消すること、特に惑星形成研究の文脈において。
• 異なる分光線リストが、矮星と比較して巨星の導出金属量に与える影響を定量化すること。
• オープンクラスターに惑星を有する星を対象として、星の質量と金属量が巨大惑星形成に与える役割を分析し、金属量と質量の関係を評価すること。
• 13個のオープンクラスターに属する55個の星について、正確な星のパラメータと鉄の過剰度を提供し、継続中のドップラー速度探査を支援すること。
• フィールドの矮星において観測された金属量-巨大惑星相関が、進化した巨星に対しても成立するかどうかを明確にすること。

提案手法

• VLTの8.2m Kueyen望遠鏡に搭載されたUVES分光計を用いて、高分解能・高SN比のスペクトルを取得した。
• 複数の線リストを用いて詳細な分光的解析を実施し、矮星および巨星の星のパラメータ（Teff、log g、[Fe/H]）を導出した。
• 異なる線リストにおける金属量測定値の系統的バイアスを評価するため、金属量測定値を補正した。
• 同じクラスターに属する巨星と矮星の金属量を比較し、スペクトル型間での一貫性を評価した。
• 継続中の調査から得られる高精度のドップラー速度モニタリングデータを用いて、金属量の結果を惑星を有する環境の文脈で解釈した。
• 標準的な大気モデルと放射線輸送技術を用いて、観測された線プロファイルから鉄の過剰度を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分光線リストの選択が、矮星と比較して巨星の導出金属量にどのように影響するか？
• RQ2 異なる線リストを用いた場合、オープンクラスター内の巨星の金属量が系統的にずれるか？また、そのずれは補正可能か？
• RQ3 フィールドの矮星において観測された金属量-巨大惑星相関が、オープンクラスター内の巨星に対しても成立するか？
• RQ4 星の質量と金属量が、進化した星における巨大惑星の頻度にどのように共同で影響を与えるか？
• RQ5 巨星の正確な星の質量推定値が、異なる星のタイプにおける惑星形成理論の不一致を解消するのに役立つだろうか？

主な発見

• 本研究で対象とした13個のオープンクラスターすべての平均金属量は太陽に近く、[Fe/H]値は約 -0.12 から +0.14 dex の範囲にあった。
• 巨星の金属量測定値は、使用する分光線リストの選択に強く依存しており、最大で0.1 dex の系統的ずれが生じる可能性がある。
• 巨星の金属量を矮星と同一スケールに保つためには、分光線の慎重な選択が不可欠である。
• NGC2423は、本調査で最も金属量の高いクラスターであり（[Fe/H] ≈ +0.14 ± 0.06）、巨大惑星を有しており、金属量-惑星相関と整合的である。
• NGC4349は、本調査で最も金属量が低いクラスター（[Fe/H] ≈ -0.12 ± 0.06）であり、質量が3.9 ± 0.3 M⊙の高い質量の巨星を有しており、金属量が低い状況でも質量が惑星形成を補填する可能性を示唆している。
• 星の質量と金属量が、巨大惑星の頻度に共同で影響を与えているように見え、両者の正確な値が得られることで、個々の影響を分離することが可能になる。