[論文レビュー] Na-O Anticorrelation and Horizontal Branches. V. The Na-O anticorrelation in NGC 6441 from Giraffe spectra

R. Gratton, S. Lucatello+17 more|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|Jan 8, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 52被引用数 58

ひとこと要約

本研究は、金属過剰な球状星団NGC 6441における25個の赤色特大星のFLAMES-Giraffeスペクトルを分析し、Na-O反相関を調査した。明確なNa-O反相関が確認され、約25%の星がNa豊富でO貧困であることが判明。赤色特大星における[O/Na]分布と水平枝星の色分布の間に強い相関が見られ、ヘリウム増強星族と青色水平枝の形態の間の関連を支持する。

ABSTRACT

We present an analysis of FLAMES-Giraffe spectra for several bright giants in NGC 6441, to investigate the presence and extent of the Na-O anticorrelation in this anomalous globular cluster. The field of NGC 6441 is very crowded, with severe contamination by foreground (mainly bulge) field stars. Appropriate membership criteria were devised to identify a group of 25 likely cluster members among the about 130 stars observed. Combined with the UVES data obtained with the same observations, high dispersion abundance analyses are now available for a total of 30 stars in NGC 6441, 29 of them having data for both O and Na. The spectra were analyzed by a standard line analysis procedure; care was taken to minimize the impact of the differential interstellar reddening throughout the cluster, and to extract reliable information from crowded, and moderately high S/N (30-70), moderately high resolution (R ~ 23,000) spectra. NGC 6441 is very metal-rich ([Fe/H]=$-0.34\pm 0.02\pm0.04$ dex). There is no clear sign of star-to-star scatter in the Fe-peak elements. The alpha-elements Mg, Si, Ca, and Ti are overabundant by rather large factors, suggesting that the cluster formed from material enriched by massive core collapse SNe. The O-Na anticorrelation is well defined, with about 1/4 of the stars being Na-rich and O-poor. One of the stars is a Ba-rich and moderately C-rich star. The distribution of [Na/O] ratios among RGB stars in NGC 6441 appears similar to the distribution of colors of stars along the horizontal branch. The fraction of Na-poor, O-rich stars found in NGC 6441 agrees well with that of stars on the red horizontal branch of this cluster (in both cases about 80%), with a sloping distribution toward lower values of [O/Na] (among RGB stars and bluer colors (among HB stars).

研究の動機と目的

• 金属過剰で異常な水平枝形態を示す球状星団NGC 6441におけるNa-O反相関の存在と広がりを調査すること。
• 観測された水平枝形態が、赤色特大星におけるNaおよびOの元素比分布と相関しているかどうかを特定すること。
• 星団の星族に含まれる、Ba豊富星やC豊富星などの希少星を同定・特徴づけること。
• 密集した領域における差分赤方偏光および場星からの汚染が、元素比測定に与える影響を評価すること。
• 高分解能UVESと中分解能Giraffeデータを統合し、OとNa両方の測定値を持つ29星を含む30星の信頼性の高い元素比測定を達成すること。

提案手法

• VLT-UT2のFLAMES-Giraffeを用い、NGC 6441の密集領域における130個の星に対して中分解能（R ~ 23,000）スペクトルを取得した。
• 径速度および光度測定基準（2MASSのKmagと(V-K)色を用いて）を適用し、バルジの場星からの汚染を最小限に抑えた25個の可能性の高い星団メンバーを同定した。
• Giraffeスペクトルに対して標準的なラインごとの元素比分析を実施し、[O I] 6300.3, 6363.8 ÅおよびNa I 6154-6160 Å線に注目してOおよびNaの元素比を導出した。
• 事前に得られたUVES高分解能データとGiraffeデータを統合し、30個の星について一貫性があり高精度な元素比測定を実施した。そのうち29個の星はOおよびNa両方の測定値を有していた。
• Kバンドの等級と(V-K)色の関係を用いて、差分的 interstellar 赤方偏光補正を実施し、正確な元素比測定を保証した。
• 光度測定から導かれた大気パラメータを用いて、特にS/N ~ 30–70程度の中程度の信号対雑音比を有する状況下でも系統的誤差を最小限に抑えた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 6441にNa-O反相関が存在するか。また、Na豊富・O貧困星の割合としてその広がりはどの程度か？
• RQ2 NGC 6441における赤色特大星の[O/Na]比分布と水平枝星の色分布との間に相関があるか？
• RQ3 NGC 6441の金属量は何か。Fe族元素やα元素に星間散乱は見られるか？
• RQ4 Ba豊富星やC豊富星などの希少星がNGC 6441に存在するか。それらの元素比パターンは、起源をどのように示唆するか？
• RQ5 NGC 6441の観測された元素比パターンは、質量の大きなコアコラプス超新星からの増幅によって説明可能か？

主な発見

• NGC 6441は[Fe/H] = -0.34 ± 0.02 ± 0.04 dexの高い金属量を持ち、知られている中で最も金属過剰な球状星団の一つである。
• Fe族元素に顕著な星間散乱は観測されず、これらの元素において化学的均一性が示された。
• α元素（Mg, Si, Ca, Ti）は、質量の大きなコアコラプス超新星による増幅と整合する要因で過剰に存在していた。
• Na-O反相関は明確に定義されており、29個の星のうち約25%がNa豊富でO貧困の特徴を示していた。
• 赤色特大星における[O/Na]比の分布は、O豊富・Na貧困星（約70%）が支配的であり、Oが低くNaが高い方向への尾が見られた。
• 1つの星（6007741）がBa豊富で中程度にC豊富な星として同定され、球状星団では極めてまれなクラスに属する。その元素比パターンは、低質量AGB星からの物質移動に一致する。