[論文レビュー] Sc and Mn abundances in disk and metal-rich halo stars

PE Nissen, Yuquan Chen+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 14, 1999

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、薄い円盤、厚い円盤、およびハローの119個のF型およびG型の主系列星においてスカンジウム（Sc）およびマンガン（Mn）の同位体比を決定した。Scは金属量が高くなるにつれて[Sc/Fe]が低下するため、アルファ元素と同様の振る舞いを示すが、Mnは[Fe/H] = -1.4における[Mn/Fe] = -0.5から太陽金属量における0へと上昇する。[Fe/H] ≈ -0.7における急激な上昇は、厚い円盤から薄い円盤への遷移を示している。この結果から、Ia型超新星がMnの主要な供給源である可能性が示唆されるが、II型超新星からの金属量依存的生成量も否定できない。

ABSTRACT

Sc and Mn abundances are determined for 119 F and G main-sequence stars with -1.4 < [Fe/H] < +0.1, representing stars from the thin disk, the thick disk and the halo. The results indicate that Sc behaves like an alpha-element, showing a decreasing [Sc/Fe] with increasing metallicity in disk stars and a dual pattern in the kinematically selected halo stars. In contrast, Mn shows an increase from [Mn/Fe] = -0.5 at [Fe/H] = -1.4 to zero at solar metallicity. There appears to be a discontinuity or sharp increase of [Mn/Fe] at [Fe/H] = -0.7 corresponding to the transition between the thick and the thin disk. It is discussed if supernovae of Type Ia are a major source of Mn in the Galactic disk or if the trend of [Mn/Fe] vs. [Fe/H] can be explained by nucleosynthesis in Type II supernovae with a strong metallicity dependence of the yield.

研究の動機と目的

• F型およびG型の主系列星のサンプルを用いて、銀河のさまざまな構成要素におけるスカンジウム（Sc）およびマンガン（Mn）の同位体比を決定すること。
• 異なる金属量および星の集団におけるScおよびMnの鉄に対する相対的挙動を調査すること。
• 観測された[Mn/Fe]の金属量依存的傾向が、Ia型またはII型超新星における核融合生成物として説明可能かどうかを評価すること。
• 運動学的特徴を用いて、厚い円盤星と薄い円盤星の区別を同位体比パターンを通じて検討すること。
• Ia型超新星が銀河円盤におけるMnの主要な供給源である役割を評価すること。

提案手法

• 119個のF型およびG型の主系列星の星の大気から、高分解能分光法を用いてScおよびMnの同位体比を導出した。
• 星の選定は、-1.4 < [Fe/H] < +0.1 の金属量範囲をカバーするように行われ、薄い円盤、厚い円盤、ハローの集団を含んだ。
• 速度分散に基づいて、ハロー星と円盤星を区別するための運動学的選別を実施した。
• モデル大気とスペクトルライン解析を用いて、同位体比[X/Fe]を計算した。
• 金属量に応じた[Mn/Fe]の傾向を分析し、特に[Fe/H] = -0.7付近での不連続性や遷移を特定した。
• 理論的Ia型およびII型超新星核融合生成物モデルを観測された同位体比傾向と比較し、整合性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 円盤星およびハロー星における[Sc/Fe]比は金属量にどのように依存するか。また、アルファ元素の挙動に従うか。
• RQ2 [Fe/H] = -1.4から太陽金属量にかけて観測された[Mn/Fe]の上昇は、何によって引き起こされるか。
• RQ3 [Fe/H] ≈ -0.7における[Mn/Fe]の不連続性は、厚い円盤と薄い円盤の集団間の遷移を示唆するか。
• RQ4 金属量依存的生成量を伴うII型超新星における核融合生成物が、観測された[Mn/Fe]傾向を説明可能か。
• RQ5 銀河円盤におけるMnの主要な供給源としてIa型超新星の存在が示唆される証拠はあるか。

主な発見

• スカンジウム（Sc）はアルファ元素と同様に振る舞い、円盤星では金属量が高くなるにつれて[Sc/Fe]比が低下する。
• ハロー星では[Sc/Fe]に二重のパターンが見られ、異なる形成歴または核融合生成物の寄与を示唆する。
• マンガン（Mn）は、[Fe/H] = -1.4における[Mn/Fe] = -0.5から太陽金属量における0へと明確に上昇する。
• [Fe/H] ≈ -0.7における[Mn/Fe]の急激な不連続性または上昇が観測され、これは厚い円盤と薄い円盤の集団間の遷移と一致する。
• 観測された[Mn/Fe]傾向は、Ia型超新星が銀河円盤におけるMnの主要な供給源であると整合的である。
• 金属量依存的生成量を伴うII型超新星による代替的説明は、データに基づいて否定できない。