[論文レビュー] Na-O Anticorrelation and HB. II. The Na-O anticorrelation in the globular cluster NGC 6752

E. Carretta, A. Bragaglia+3 more|ArXiv.org|Jan 8, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 37被引用数 73

ひとこと要約

本研究では、FLAMES/VLTを用いてNGC 6752の約150顆の赤超巨星について高分解能分光解析を実施し、Fe、O、Naの分光学的含有量を測定することで、水平分岐（HB）の形態とナトリウム-酸素反相関の関係を調査した。その結果、ナトリウムが乏しい星に偏ったナトリウム-酸素分布が得られ、NGC 2808よりもM 13に類似しており、化学的不均一性がHB形態に影響を与える可能性を示唆したが、質量損失とヘリウムの増加は、この銀河団の青色HBテイルを説明する上で依然として主要な不確実要因のままである。

ABSTRACT

We are studying the Na-O anticorrelation in several globular clusters of different Horizontal Branch (HB) morphology in order to derive a possible relation between (primordial) chemical inhomogeneities and morphological parameters of the cluster population. We used the multifiber spectrograph FLAMES on the ESO Very Large Telescope UT2 and derived atmospheric parameters and elemental abundances of Fe, O and Na for about 150 red giant stars in the Galactic globular cluster NGC 6752. The average metallicity we derive is [Fe/H]=-1.56, in agreement with other results from red giants, but lower than obtained for dwarfs or early subgiants. In NGC 6752 there is not much space for an intrinsic spread in metallicity: on average, the rms scatter in [Fe/H] is 0.037+/-0.003 dex, while the scatter expected on the basis of the major error sources is 0.039+/-0.003 dex. The distribution of stars along the Na-O anticorrelation is different to what was found in the first paper of this series for the globular cluster NGC 2808: in NGC 6752 it is skewed toward more Na-poor stars, and it resembles more the one in M 13. Detailed modeling is required to clarify whether this difference may explain the very different distributions of stars along the HB.

研究の動機と目的

• 球状銀河団、特にNGC 6752におけるナトリウム-酸素反相関と水平分岐（HB）形態の関係を調査すること。
• 化学的不均一性、特にナトリウム-酸素反相関が、NGC 6752に見られる顕著な青色HBテイルを説明できるかどうかを特定すること。
• 分光的異常を示す赤超巨星のFe、O、Na含有量の均一で大規模なデータセットを構築し、異常含有量の初期起源仮説を検証すること。
• NGC 2808 や M 13 などの他の銀河団と比較して、NGC 6752におけるナトリウム-酸素反相関に沿った星の分布の役割を評価し、第二パラメータ効果の役割を明らかにすること。

提案手法

• スペクトロスコピック観測は、ESOの非常に大きな望遠鏡（VLT）のUT2に搭載されたFLAMESマルチファイバー分光計を用いて実施された。
• 大気温度（Teff）、表面重力（log g）、[Fe/H] は、画像測光とスペクトル合成から導出された。
• Na Iダブルレット（5682–88 Å および 6154–60 Å）と禁制O I線（6300.3 Å および 6363.8 Å）の等価幅を測定し、[O/Fe] および [Na/Fe] を決定した。
• 全星にわたって一貫した原子パラメータ、NLTE補正、太陽基準含有量を用いて分光的分析を実施した。
• ナトリウム-酸素反相関に沿った星の分布関数を導出し、複数の銀河団間で比較した。
• 質量損失とヘリウム増加モデルとの整合性を評価するために、HB星とRGB星の比率（Rパラメータ）を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 6752におけるナトリウム-酸素反相関に沿った星の分布は、NGC 2808と顕著に異なるか。その差異はHB形態に何を示唆するか？
• RQ2 NGC 6752で観測されたナトリウム-酸素反相関は、過去の星の世代に由来する初期の化学的不均一性によって説明可能か？
• RQ3 NGC 6752におけるナトリウム-酸素分布のナトリウムが乏しい星に偏った形状は、その極端な青色水平分岐形態と関連しているか？
• RQ4 質量損失とヘリウム増加プロセスが、NGC 6752におけるRGB星とHB星の数の差異をどの程度説明できるか？
• RQ5 NGC 6752のRパラメータは、類似した金属量を持つ他の銀河団と比較してどう異なるか。また、RGB欠損星の存在を支持するか？

主な発見

• NGC 6752の平均金属量は [Fe/H] = -1.56 ± 0.04 dex であり、固有の散らばり（rms = 0.037 dex）は認められず、赤超巨星間で金属量の顕著な分散がないことを示している。
• ナトリウム-酸素反相関は明確に存在し、赤超巨星分岐帯全域にわたり一様であり、混合効果の兆候は認められず、初期起源であることが確認された。
• NGC 6752におけるナトリウム-酸素反相関に沿った星の分布は、ナトリウムが乏しく酸素が豊富な星に偏っており、NGC 2808よりもM 13に類似している。
• NGC 6752のRパラメータ（HB/RGB比）は 1.56 ± 0.18 であり、平均を上回っており、観測された12%の青色HB星の過剰を説明できる可能性がある。
• NGC 6752における化学的異常度はM 13ほど顕著ではなく、汚染プロセスの効率性や歴史に差がある可能性を示唆している。
• RGB星とHB星の数の差異は、酸素が豊富でナトリウムが乏しい星における強化された質量損失によって生じるRGB欠損星の存在によって説明可能である可能性がある。