[論文レビュー] Stellar population astrophysics (SPA) with the TNG. Revisiting the metallicity of Praesepe (M44)

V. D’Orazi, E. Oliva+9 more|arXiv (Cornell University)|Nov 14, 2019

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 55被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、TNGのGIARPS機器を用いた高分解能の可視光および近赤外線スペクトルを用いて、若いオープン集団Praesepe（M44）の金属量を再評価した。10個の太陽型矮星に対して厳密な微分的分析を適用した結果、Praesepeの[Fe/H] = +0.21 ± 0.01 dexであることが判明し、これはHyades（[Fe/H] = +0.16 ± 0.01 dex）よりも顕著に金属量が豊富であることを示しており、両集団の共通起源仮説に疑問を呈するとともに、太陽系近傍で最も金属量が豊富な若い集団であることを確立した。

ABSTRACT

Open clusters exquisitely track the Galactic disc chemical properties and its time evolution; a substantial number of studies and large spectroscopic surveys focus mostly on the chemical content of relatively old clusters (age $\gtrsim$ 1 Gyr). Interestingly, the less studied young counterpart populating the solar surrounding has been found to be solar (at most), with a notable surprising lack of young metal-rich objects. While there is wide consensus about the moderately above-solar composition of the Hyades cluster, the metallicity of Praesepe is still controversial. Recent studies suggest that these two clusters share identical chemical composition and age, but this conclusion is disputed. With the aim of reassessing the metallicity of Praesepe, and its difference (if any) with the Hyades cluster, we present in this paper a spectroscopic investigation of ten solar-type dwarf members. We exploited $GIARPS$ at the TNG to acquire high-resolution, high-quality optical and near-IR spectra and derived stellar parameters, metallicity ([Fe/H]), light elements, $α$- and iron-peak elements, by using a strictly differential (line-by-line) approach. We also analysed in the very same way the solar spectrum and the Hyades solar analogue HD 28099. Our findings suggest that Praesepe is more metal-rich than the Hyades, at the level of $Δ$[Fe/H]=+0.05$\pm$0.01 dex, with a mean value of [Fe/H]=+0.21$\pm0.01$ dex. All the other elements scale with iron, as expected. This result seems to reject the hypothesis of a common origin for these two open clusters. Most importantly, Praesepe is currently the most metal-rich, young open cluster living in the solar neighbourhood.

研究の動機と目的

• 過去の結果に矛盾するため、太陽系近傍に位置する若いオープン集団Praesepe（M44）の金属量を再評価すること。
• 以前の仮説とは異なり、PraesepeとHyades集団が同一の化学組成を持つかどうかを特定すること。
• 通常、星の活動性や回転の影響を受けるため、若い集団の金属量測定の精度を向上させること。
• 近接するオープン集団における年齢に応じた元素組成のパターンを調査することで、銀河のディスクの化学的進化を解明すること。
• 現在のところ、Praesepeが太陽系近傍で最も金属量が豊富な若いオープン集団であるという位置づけを確立すること。

提案手法

• TNGのGIARPS分光計を用いて、高分解能かつ高S/N比の可視光および近赤外線スペクトルを取得した。
• 星のパラメータおよび元素組成を導出するために、厳密な微分的（ラインごとの）分光分析を適用した。
• 直接比較が可能なように、太陽スペクトルおよびHyadesの太陽類縁星HD 28099についても同様の分析を実施した。
• 鉄族元素、アルファ元素、軽元素の組成を導出し、鉄に対する相対スケーリングを実施した。
• 微分的手法により内部不確実性を最小限に抑え、大気モデルからの系外要因の低減を図った。
• 近赤外域における合成スペクトル合成に適した包括的なラインリストを用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一部の最近の研究が示唆するように、PraesepeはHyades集団よりも金属量が豊富であるか？
• RQ2 年齢が類似しているにもかかわらず、PraesepeとHyadesが共通の起源を持つと考えられるか？
• RQ3 Praesepeの鉄族元素の正確な組成は何か？ また、太陽系近傍の化学的進化の期待値と比較するとどうなるか？
• RQ4 高精度な微分的分光法は、若いオープン集団の金属量に関する論争を解消できるか？
• RQ5 Praesepeは現在、太陽系近傍で最も金属量が豊富な若いオープン集団であるか？

主な発見

• Praesepeの金属量は[Fe/H] = +0.21 ± 0.01 dexであり、Hyadesよりも顕著に金属量が豊富である。
• PraesepeとHyadesの鉄の組成差はΔ[Fe/H] = +0.05 ± 0.01 dexである。
• 他のすべての元素が鉄と線形にスケーリングされており、均一な化学的増幅を示している。
• この結果は、PraesepeとHyadesが共通の起源を持つという仮説を否定する。
• Praesepeは現在、太陽系近傍で最も金属量が豊富な若いオープン集団である。
• 本研究は、若い活発星に対して高精度な組成測定を達成するための微分的分光法の有効性を示した。