[論文レビュー] Old open clusters as key tracers of Galactic chemical evolution. I. Fe abundances in NGC 2660, NGC 3960, and Berkeley 32

P. Sestito, A. Bragaglia+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 19, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 49被引用数 54

ひとこと要約

本研究では、赤clump星のUVES/FLAMESデータを用いて、古くからの開放集団NGC 2660およびBerkeley 32について、初めての高分解能分光的金属量測定を実施し、NGC 3960についても改良された決定値を得た。NGC 2660の[Fe/H]は+0.04 ± 0.04、NGC 3960の[Fe/H]は+0.02 ± 0.04、より古いかつBe 32の[Fe/H]は−0.29 ± 0.04であった。銀河ディスクにおける金属量の半径方向勾配が負であることを支持する結果であり、今後の化学進化モデリングに向けた一貫性のある元素組成スケールを確立した。

ABSTRACT

We obtained high-resolution UVES/FLAMES observations of a sample of nine old open clusters spanning a wide range of ages and Galactocentric radii. The goal of the project is to investigate the radial metallicity gradient in the disk, as well as the abundance of key elements (alpha and Fe-peak elements). In this paper we present the results for the metallicity of three clusters: NGC 2660 (age ~1 Gyr, Galactocentric distance of 8.68 kpc), NGC 3960 (~ 1 Gyr, 7.80 kpc), and Be 32 (~6-7 Gyr, 11.30 kpc). For Be 32 and NGC 2660, our study provides the first metallicity determination based on high-resolution spectra. We performed equivalent width analysis with the spectral code MOOG, which allows us to define a metallicity scale and build a homogeneous sample. We find that NGC 3960 and NGC 2660 have a metallicity that is very close to solar ([Fe/H]=+0.02 and +0.04, respectively), while the older Be 32 turns out to have [Fe/H]=$-$0.29.

研究の動機と目的

• 高分解能分光法を用いて、3つの古くからの開放集団（NGC 2660、NGC 3960、Berkeley 32）における鉄含有量（[Fe/H]）を決定すること。
• 信頼性の高い銀河化学進化モデリングを可能にするために、古くからの開放集団のサンプル全体にわたる一貫性のある金属量スケールを確立すること。
• 多様な銀河中心距離と年齢を有する集団を用いて、銀河ディスクにおける半径方向金属量勾配を調査すること。
• すべての集団に同一の分光解析手法を適用することで、文献値の不一致を解消すること。

提案手法

• 対象集団の赤clump巨星に対して、高分解能のUVES/FLAMES分光法を用いて観測を実施した。
• MOOGコードを用いて、一貫した原子パラメータとモデル大気を用いて、スペクトル合成および等価幅解析を実施した。
• 有効温度、表面重力、微乱流速度は、イオン化および中性鉄線から導出し、内部的一致性を確保した。
• すべての集団に同一の解析手順を適用することで、一貫性のある元素組成スケールを確立し、系統的オフセットを最小限に抑えた。
• 距離と年齢は、文献値またはWEBDAデータベースから採用し、半径方向金属量勾配解析を可能にした。
• 微分的赤色付与を考慮に入れ、1集団あたり複数の星を用いて金属量の精度を向上させた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高分解能分光法を用いて、古くからの開放集団NGC 2660、NGC 3960、Berkeley 32における鉄含有量（[Fe/H]）はそれぞれどのように決定されるか？
• RQ2 これらの集団の[Fe/H]値は、従来の文献推定値とどのように比較されるか？その不一致の原因は何か？
• RQ3 観測された[Fe/H]分布が、銀河ディスクにおける負の半径方向金属量勾配を支持するか？
• RQ4 高分解能分光法は、低分解能研究と比較して、[Fe/H]対銀河中心距離関係における散らばりをどの程度低減するか？

主な発見

• NGC 2660における鉄含有量は[Fe/H] = +0.04 ± 0.04であり、太陽金属量と一致する。
• NGC 3960における鉄含有量は[Fe/H] = +0.02 ± 0.04であり、これも太陽金属量と一致する。
• より古いかつ、金属量が著しく低いBerkeley 32の[Fe/H]は−0.29 ± 0.04であり、太陽未満の金属量を示す。
• 本研究は、NGC 2660およびBerkeley 32の両方について、初めての高分解能分光的金属量決定を提供した。
• 結果は、銀河ディスクにおける負の半径方向金属量勾配を支持しており、中心距離が小さい領域で[Fe/H]が高くなる傾向がある。
• 高分解能データは、特に内側ディスク（Rgc < 10 kpc）において、低分解能研究と比較して[Fe/H]対Rgc関係の散らばりが小さくなっていることを示した。