[論文レビュー] Open clusters towards the Galactic center: chemistry and dynamics. A VLT spectroscopic study of NGC6192, NGC6404, NGC6583

L. Magrini, S. Randich+6 more|arXiv (Cornell University)|Aug 18, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 66被引用数 43

ひとこと要約

本研究では、銀河中心付近の3つのオープンクラスタ（NGC6192、NGC6404、NGC6583）の10顆の星について、高分解能VLT分光計測を実施し、金属量と元素比を導出した。金属量勾配が急で、それぞれ[Fe/H]値が+0.12、+0.11、+0.37であることを確認した。これは、外縁領域よりも内側銀河系で化学的進化が速いことを支持する。

ABSTRACT

In the framework of the study of the Galactic metallicity gradient and its time evolution, we present new high-resolution spectroscopic observations obtained with FLAMES and the fiber link to UVES at VLT of three open clusters (OCs) located within $\sim$7~kpc from the Galactic Center (GC): NGC~6192, NGC~6404, NGC~6583. We also present new orbit determination for all OCs with Galactocentric distances (R$_{ m{GC}}) \leq$8~kpc and metallicity from high-resolution spectroscopy. We aim to investigate the slope of the inner disk metallicity gradient as traced by OCs and at discussing its implication on the chemical evolution of our Galaxy. We have derived memberships of a group of evolved stars for each clusters, obtaining a sample of 4, 4, and 2 member stars in NGC~6192, NGC~6404, and NGC~6583, respectively. Using standard LTE analysis we derived stellar parameters and abundance ratios for the iron-peak elements Fe, Ni, Cr, and for the $α$-elements Al, Mg, Si, Ti, Ca. We calculated the orbits of the OCs currently located within 8~kpc from the GC, and discuss their implication on the present-time radial location. {The average metallicities of the three clusters are all oversolar: [Fe/H]= $+0.12\pm0.04$ (NGC~6192), $+0.11\pm0.04$ (NGC 6404), $+0.37\pm0.03$ (NGC 6583). They are in qualitative agreement with their Galactocentric distances, being all internal OCs, and thus expected to be metal richer than the solar neighborhood. The abundance ratios of the other elements over iron [X/Fe] are consistent with solar values. The clusters we have analysed, together with other OC and Cepheid data, confirm a steep gradient in the inner disk, a signature of an evolutionary rate different than in the outer disk.

研究の動機と目的

• 銀河中心から8 kpc以内のオープンクラスタを用いて、内側銀河ディスクにおける径方向金属量勾配を測定すること。
• 特に銀河中心付近のオープンクラスタの化学的組成と動的歴史を調査すること。
• クラスタの金属量と軌道パラメータが、銀河の化学的進化に与える影響を評価すること。
• 金属量研究で歴史的に不足しがちな領域における、オープンクラスタの高分解能分光データを提供すること。
• 観測された元素比パターンを、銀河化学進化の理論的モデルと比較すること。

提案手法

• VLTのFLAMES装置に接続されたUVESファイバー連携を用いて、3つのオープンクラスタに属する10顆の赤色巨星に対して高分解能可視域分光計測を実施した。
• 標準的なLTE解析を実施し、Fe、Ni、Cr、Al、Mg、Si、Ti、Caの星のパラメータ（Teff、log g、[Fe/H]、[X/Fe]）を導出した。
• 径方向速度と金属量の一貫性を用いてクラスタメンバーを同定し、サンプルの純度を確保した。
• 銀河ポテンシャルモデル（バー有り・無し）を用いて、軌道パラメータ（近銀点距離、遠銀点距離、Z_mean、離心率）を計算した。
• 既存のセフェイド星およびオープンクラスタデータと組み合わせ、内側ディスクにおける径方向金属量勾配を評価した。
• Allen & Santillanおよびn=2 Ferrersバーモデルを用いて、軌道進化をシミュレートし、クラスタの形成場所を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 オープンクラスタNGC6192、NGC6404、NGC6583の金属量は何か？また、太陽系近傍と比べてどうか？
• RQ2 銀河中心から8 kpc以内のこれらのクラスタおよび他のオープンクラスタを用いて、内側ディスクの金属量勾配の勾配はどの程度か？
• RQ3 これらのクラスタの軌道パラメータは、その動的歴史および現在の銀河ディスク内での位置をどのように示唆するか？
• RQ4 これらのクラスタにおけるα元素および鉄族元素の[ X/Fe ]比は、太陽値からずれているか？これは、異なる核合成歴史を示唆するか？
• RQ5 観測されたクラスタの金属量は、特に内側ディスクにおける銀河化学進化モデルにどのような制約を課えるか？

主な発見

• NGC6192の平均金属量は[Fe/H] = +0.12 ± 0.04であり、R_GC ≈ 6.5 kpcに位置する点と整合的である。
• NGC6404の金属量は[Fe/H] = +0.11 ± 0.04であり、~6.8 kpcの銀河中心距離と整合的である。
• R_GC ≈ 5.9 kpcに位置するNGC6583は、[Fe/H] = +0.37 ± 0.03の高い金属量を示し、銀河中心に向かって金属量が増加する傾向を確認した。
• α元素（Al、Mg、Si、Ti、Ca）および鉄族元素（Fe、Ni、Cr）の[ X/Fe ]比は、すべての不確実性内において太陽値と整合的である。
• 軌道計算の結果、3つのクラスタとも中程度の離心率（e ≈ 0.1–0.12）を示し、形成場所からの顕著な移動は見られなかった。
• これらのクラスタデータと既存のセフェイド星およびオープンクラスタデータを組み合わせることで、内側ディスクにおける急勾配な径方向金属量勾配が確認され、外側ディスクよりも勾配が急であることが示された。