[論文レビュー] Search for associations containing young stars (SACY):II. Chemical abundances of stars in 11 young Associations in the Solar neighborhood

P. Viana Almeida, N. C. Santos+6 more|arXiv (Cornell University)|Apr 7, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 42被引用数 36

ひとこと要約

本研究では、太陽系近傍の11個の若年星団に属する63顆の星に対して、高分解能UVES分光計を用いて鉄、ケイ素、ニッケルの精密な化学組成測定を実施した。金属群の過剰を探索したが、顕著な金属過剰は検出されず、代わりに通常の薄いディスク星と一致する組成が得られた。これは、太陽系近傍に存在する高金属性の系外惑星を有する星が、局所的に形成されたのではなく、銀河的ダイナミクスによって運ばれてきた可能性を示唆している。

ABSTRACT

The recently discovered coeval, moving groups of young stellar objects in the solar neighborhood represent invaluable laboratories to study recent star formation and to search for high metallicity stars which can be included in future exo-planet surveys. In this study we derived through an uniform and homogeneous method stellar atmospheric parameters and abundances for iron, silicium and nickel in 63 Post T-Tauri Stars from 11 nearby young associations. We further compare the results with two different pre-main sequence (PMS) and main sequence (MS) star populations. The stellar atmospheric parameters and the abundances presented here were derived using the equivalent width of individual lines in the stellar spectra through the excitation/ionization equilibrium of iron. Moreover, we compared the observed Balmer lines with synthetic profiles calculated for model atmospheres with a different line formation code. We found that the synthetic profiles agree reasonably well with the observed profiles, although the Balmer lines of many stars are substantially filled-in, probably by chromospheric emission. Solar metallicity is found to be a common trend on all the nearby young associations studied. The low abundance dispersion within each association strengthens the idea that the origin of these nearby young associations is related to the nearby Star Forming regions (SFR). Abundances of elements other than iron are consistent with previous results on Main Sequence stars in the solar neighborhood. The chemical characterization of the members of the newly found nearby young associations, performed in this study and intended to proceed in subsequent works, is essential for understanding and testing the context of local star formation and the evolutionary history of the galaxy.

研究の動機と目的

• 太陽系近傍の11個の若年星団に属する星のFe、Si、Niの精密な化学組成を決定すること。
• これらの若年星団が高金属性の星を宿すかどうかを検証し、高金属性の系外惑星を有する星が局所的に形成された可能性を検討すること。
• これらの若年星の組成パターンを場所星と、以前に研究済みの近接した星形成領域（SFR）と比較すること。
• これらの星団の化学組成が薄いディスク星群の特徴を反映しているか、あるいは別個の形成メカニズムを示唆しているかを評価すること。
• 場所星とSFRと比較して、太陽系近傍に存在する高金属性星の起源を、組成パターンの観点から解明すること。

提案手法

• VLT/UT2 Kueyen望遠鏡（ESOランID 079.C-0556(A)）に搭載されたUVES分光計を用いた高分解能分光測定。
• モデル大気と放射線輸送計算を用いてスペクトル解析を行い、元素組成を導出する。
• Fe、Si、Niの非混在・非-LTE補正なしのスペクトル線の等価幅測定に基づく組成決定。
• 各星の組成を星団ごとに重み付き平均化し、平均[X/H]と標準偏差を算出。
• GI06およびSA08の既存サンプルと比較し、[X/Fe]対[Fe/H]の傾向が薄いディスクの傾向と整合しているかを評価。
• アンドレアス・コーンが提供したプログラムを用いてスペクトルを重ね合わせ、やや明るさが低い対象のS/N比を向上。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 太陽系近傍の若年星団は、太陽より顕著に高い金属性を持つ星を含むか？
• RQ2 これらの若年星のSiおよびNiの組成比は、場所星および近接した星形成領域と比べてどう異なるか？
• RQ3 これらの若年星団の化学組成は、典型的な薄いディスク星群と一致するか？
• RQ4 これらの若年星に、局所形成と比較して後から移動した可能性を示唆する特徴的な化学的シグネチャが存在するか？
• RQ5 組成パターンの観点から、現在太陽系近傍に存在する高金属性星の起源は何か？

主な発見

• 本研究とSA08の若年星の組み合わせサンプルでは、顕著な金属過剰は認められず、重み付き平均[Fe/H]は-0.06 ± 0.04と太陽の金属性と整合的であった。
• 平均[Si/H]は-0.11 ± 0.10、[Ni/H]は0.01 ± 0.10であり、両者とも薄いディスク星群の組成傾向と一致した。
• SiおよびNiの[X/Fe]比は、GI06の比較サンプルと良好に一致しており、既知の薄いディスク傾向と整合的であることが示された。
• ニッケル組成においてわずかな不一致が観察されたが、これはやや低い値であったが、著しい差異ではなく、著者らはこれがおそらく系統的誤差に起因すると判断した。
• 若年星団に高金属性星が存在しないことは、太陽系近傍に存在する高金属性の系外惑星を有する星が、局所的に形成されたのではなく、銀河的ダイナミクスによって運ばれてきた可能性を示唆している。
• 結果は、太陽系近傍に存在する超高金属性星が、銀河の内側ディスクで形成され、後に外側へ散乱された可能性を支持する仮説を裏付けた。