[論文レビュー] The chemical composition of the Orion star forming region: I. Homogeneity of O and Si abundances in B-type stars

S. Simón‐Díaz|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 46被引用数 51

ひとこと要約

本研究は、FIES装置を用いた高分解能分光法とfastwindを用いた一貫性のある大気モデルを用いて、オリオンOB1 associationに属する13個のB型星における酸素およびケイ酸の元素存在比を再評価した。先行研究の光度温度推定値に起因する系誤差が、誤った元素存在比の不均一性を引き起こしていたことが判明し、補正後は酸素およびケイ酸の存在比に高い均一性が認められた。これは、太陽付近の金属群が豊富で均一な星形成領域の星々と整合的であり、オリオンにおける化学的不均一性に関する以前の主張に疑問を呈するものである。

ABSTRACT

Recent accurate abundance analyses of B-type main sequence stars in the solar vicinity has shown that abundances derived from these stellar objects are more homogeneous and metal-rich than previously thought. We investigate whether the inhomogeneity of abundances previously found in B-type stars in the Ori OB1 association is real (hence a signature of enrichment of the newly formed stars in an induced star formation scenario) or a consequence of intrinsic errors induced by the use of photometric indices to establish the stellar parameters prior to the abundance analysis. We obtained a new (improved) spectroscopic data set comprising 13 B-type stars in the various Ori OB1 associations, and performed a detailed, self-consistent spectroscopic abundance analysis by means of the modern stellar atmosphere code FASTWIND. We detect systematic errors in the stellar parameters determined previously which affect the derived abundances. Once these errors are accounted for, we find a high degree of homogeneity in the O and Si abundances for stars in the four Ori OB1 subgroups. The derived abundances are in very good agreement with recent determinations in other B-type stars in the solar vicinity. We also compare our results with those obtained for the Sun during the epoch of the "solar crisis", and the Orion nebula.

研究の動機と目的

• オリオンOB1 associationに属する早期B型星の化学組成を、より高い精度で再評価すること。
• B型星において以前に報告された存在比の不均一性が、実際のものであるのか、誤ったパラメータ決定に起因するアーチファクトであるかを調査すること。
• 早期型星の存在比分析において、光度温度推定値の信頼性を検証すること。
• オリオン星雲からのガス状存在比と太陽の値（「太陽の危機」期）と比較して、星間のOおよびSiの存在比を評価すること。
• 現代の星の大気モデルを用いて、早期B型星における存在比分析に適した一貫性のある分光的手法を確立すること。

提案手法

• ノルディック・オプティカル望遠鏡に搭載されたFIES装置を用いて高分解能分光データを取得した。
• 非局所熱平衡、線幅の吸収補正、球対称拡張星の大気コードfastwindを用いて一貫性のあるモデル化を行った。
• 高分解能スペクトルにおける金属線の等価幅（EW）を自動で測定するためのカスタムIDLツールを開発した。
• 早期B型主系列星に最適化された、fastwindによるHHeSiOモデルのカスタムグリッドを構築した。
• 複数のSi ii-iii-iv線を用いて、星のパラメータおよび存在比の決定を相互に検証した。
• 分光的診断から独自に導出された一貫性のあるモデル原子および大気パラメータを用いて、系統的誤差を最小限に抑えた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 オリオンOB1に属するB型星における酸素およびケイ酸の存在比の不均一性は、実際のものであるのか、誤ったパラメータ決定に起因するアーチファクトであるのか？
• RQ2 光度温度推定値は、早期B型星の存在比分析においてどの程度の系統的誤差を引き起こすのか？
• RQ3 オリオンB型星で導出されたOおよびSiの存在比は、太陽付近の値および「太陽の危機」期の値とどの程度一致するのか？
• RQ4 オリオン星雲における星間存在比と星の存在比の間に、特に酸素およびケイ酸に関してどの程度の一貫性があるのか？
• RQ5 一貫性のある分光的アプローチは、異なる星形成領域における存在比決定の不一致を解消できるのか？

主な発見

• 以前に使用された光度温度推定値に起因する系統的誤差を特定し、是正した。この誤差が誤った存在比分散を引き起こしていた。
• 是正後、オリオンOB1の4つのサブグループにまたがる13個のB型星における酸素およびケイ酸の存在比は、0.1 dex未満の分散で非常に均一であることが判明した。
• 平均O/Hはlog(O/H) + 12 = 8.76 dexであり、太陽付近のB型星における最近の測定値と非常に良好に一致している。
• 平均Si/Hはlog(Si/H) + 12 = 7.50 dexであり、他の金属群が豊富な早期B型星と整合的であり、以前の不均一性に関する主張とは矛盾する。
• オリオンOB1における星のOおよびSiの存在比は、「太陽の危機」期に報告された範囲内にあり、誤差の範囲内で太陽の金属量と整合的であることが示された。
• オリオン星雲における星と星間のSi存在比の差は約0.3–1.0 dexであり、これはダストの吸着効果の可能性を示唆し、さらなる研究が求められる。