[論文レビュー] Na-O Anticorrelation And HB. III. The abundances of NGC 6441 from FLAMES-UVES spectra

R. Gratton, S. Lucatello+5 more|ArXiv.org|Mar 31, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 30被引用数 43

ひとこと要約

本研究は、FLAMES-UVESデータを用いて、金属過剰なバルジ球状星団NGC 6441の赤巨星分支星における最初の高分解能分光解析を提示する。[Fe/H] = −0.39 ± 0.04 ± 0.05 dexの金属性が確認され、NaとAlの過剰およびOとMgの欠乏を示す強いNa-O反比例関係が明らかになった。また、場星とは異なった核融合生成過程の可能性が示唆されるが、サンプル内の金属性分散は最小限にとどまっている。

ABSTRACT

The aim of the present work is to determine accurate metallicities for a group of red giant branch stars in the field of the bulge Globular Cluster NGC 6441. This is the third paper of a series resulting from a large project aimed at determining the extent of the Na-O anticorrelation among Globular Cluster stars and exploring its relationship with HB morphology. We present an LTE abundance analysis of these objects, based on data gathered with the FLAMES fiber facility and the UVES spectrograph at VLT2. Five of the thirteen stars observed are members of the cluster. The average Fe abundance for these five stars is [Fe/H]=$-0.39\pm 0.04\pm 0.05$~dex, where the first error bar includes the uncertainties related to star-to-star random errors, and the second one the systematic effects related to the various assumptions made in the analysis.The overall abundance pattern is quite typical of Globular Clusters, with an excess of the $α-$elements and of Eu. There is evidence that the stars of NGC 6441 are enriched in Na and Al, while they have been depleted of O and Mg, due to H-burning at high temperatures, in analogy with extensive observations for other Globular Clusters: in particular, one star is clearly Na and Al-rich and O and Mg-poor. We obtained also quite high V abundances, but it is possible that this is an artifact of the analysis, since similar large V abundances are derived also for the field stars. These last are all more metal-rich than NGC 6441 and probably belong to the bulge population.

研究の動機と目的

• 金属過剰なバルジ球状星団NGC 6441における赤巨星分支星の正確な金属性を特定すること。
• NGC 6441におけるNa-O反比例関係の広がりを調査し、そのクラスター特有の水平分岐形状ととの関連を検討すること。
• NGC 6441の星々の元素組成パターンを場星や他の球状星団と比較し、化学的進化の違いを解明すること。
• NGC 6441で観測された元素異常が、処理済み物質から形成された第二世代星の存在と整合しているかどうかを評価すること。

提案手法

• VLT-UT2のFLAMESファイバー施設およびUVES分光計を用いて高分解能分光測定を実施した。
• 観測されたUVES分光スペクトルから、局所熱力学的平衡（LTE）条件下で元素組成を導出するスペクトル解析を実施した。
• 径速度および化学組成を用いて、観測星のうちクラスター成員を同定した。
• 元素比を場星や他の球状星団と比較し、化学的差異を評価した。
• スペクトル合成およびモデル大気パラメータの仮定に起因する系統的不確実性を検討した。
• 核生成過程を追跡するために、Fe、α要素、Na、O、Mg、Al、Ba、Euなどの主要な元素に焦点を当てた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 6441の正確な鉄含有量は何か？ また、低分解能データに基づく以前の推定値と比べてどう異なるか？
• RQ2 NGC 6441におけるNa-O反比例関係は、他の球状星団とどの程度類似しているか？ また、クラスターの拡張した水平分岐形状と相関しているか？
• RQ3 NGC 6441の星々の元素組成パターンは、銀河バルジの金属過剰な場星と顕著に異なるか？
• RQ4 NGC 6441で観測された元素組成パターンは、超新星爆発（特に核心崩壊型）からの寄与が強化されていることを示唆するか？
• RQ5 NGC 6441の赤巨星分支星に金属性分散が観測されるか？ これは複数の星族が存在することを示唆するか？

主な発見

• 確認された5つのNGC 6441成員の平均鉄含有量は[Fe/H] = −0.39 ± 0.04 ± 0.05 dexであり、以前の推定値と整合的だが、高分解能データからより高い精度で導出された。
• クラスターは強いNa-O反比例関係を示しており、NaとAlが過剰で、OとMgが欠乏している。これは第二世代星が高温で水素燃焼を経験したことを示唆している。
• 1つの星が明確にNaおよびAlが過剰で、OおよびMgが欠乏していることが特定され、NGC 6441に複数の星族が存在することを裏付けた。
• NGC 6441の[Eu/Fe]比は、通常の金属過剰なバルジ場星と比べて約0.2 dex高い。これは、核心崩壊型超新星からの寄与が大きい可能性を示唆している。
• [Ba/Fe]比は場星と類似しているが、[Eu/Ba]比が高いため、核生成過程への寄与が特異である可能性がさらに強化された。
• 5つのクラスター成員間に顕著な金属性分散は観測されなかったが、サンプルサイズが小さいことと、より大きな分散の可能性は排除できない。