[論文レビュー] The Ital-FLAMES survey of the Sagittarius dwarf Spheroidal galaxy. I. Chemical abundances of bright RGB stars

L. Monaco, M. Bellazzini+6 more|arXiv (Cornell University)|Jun 25, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 46被引用数 82

ひとこと要約

本研究では、VLTのKueyen 8.2m望遠鏡に搭載されたFLAMES-UVESを用いて、さそり座矮小球状銀河（Sgr dSph）の明るい赤巨星巨星15個の高分解能分光的元素比を測定した。鉄と$\alpha$元素（Mg, Ca, Ti）の比を分析し、平均金属量は[Fe/H] = -0.41 $\pm$ 0.20であった。金属量が低い尾部は[Fe/H] = -1.52まで及んでおり、[$\alpha$/Fe]は高金属量ではわずかに太陽系以下であったが、低金属量では銀河の星と同等の値を示しており、ゆっくりとした星形成歴とLMC（大マゼラン雲）と類似した化学的特徴を示している。

ABSTRACT

We present iron and $α$ element (Mg, Ca, Ti) abundances for a sample of 15 Red Giant Branch stars belonging to the main body of the Sagittarius dwarf Spheroidal galaxy. Abundances have been obtained from spectra collected using the high resolution spectrograph FLAMES-UVES mounted at the VLT. Stars of our sample have a mean metallicity of [Fe/H]=-0.41$\pm$0.20 with a metal poor tail extending to [Fe/H]=-1.52. The $α$ element abundance ratios are slightly subsolar for metallicities higher than [Fe/H]\gtsima-1, suggesting a slow star formation rate. The [$α$/Fe] of stars having [Fe/H]$

研究の動機と目的

• Sgr dSphの明るい赤巨星巨星の化学的組成を高分解能分光法を用いて特定すること。
• 特に[$\alpha$/Fe]比のパターンを通じて、Sgr dSphの星形成歴を調査すること。
• Sgr dSphの化学的進化を、銀河系および局所銀河団の矮小銀河と比較すること。
• その元素比パターンから、Sgr dSphの初期質量関数（IMF）が銀河系と異なるかどうかを評価すること。
• 金属量が低いSgrの星が、化学的組成において銀河系のハロー星と区別できない可能性を検討すること。

提案手法

• VLT Kueyen 8.2m望遠鏡に搭載されたFLAMES-UVESを用いて高分解能分光観測を実施した。
• スペクトル合成とラインプロファイルフィッティングを用いて、大気パラメータ（Teff, log g, ξ）および元素比を導出した。
• Sgr dSphの本体領域に位置する15個の赤巨星に対して、[Fe/H]、[Mg/Fe]、[Ca/Fe]、[Ti/Fe]の比を測定した。
• 平均[$\alpha$/Fe]は([Mg/Fe] + [Ca/Fe])/2として計算し、銀河系および局所銀河団の矮小銀河データと比較した。
• 統計的有意性を高めるために、既存のサンプル（B04, S02）とデータを統合した。
• 星間減光（E(V-I) = 0.18）を考慮し、太陽の元素比を基準として用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Sgr dSph本体領域の明るい赤巨星巨星の平均金属量と金属量分散は何か？
• RQ2 Sgr dSphにおける[$\alpha$/Fe]比は金属量にどのように依存するか？ これは星形成歴にどのような示唆を与えるか？
• RQ3 金属量が低いSgr dSphの星の元素比パターンは、銀河系ハロー星や局所銀河団の矮小銀河と化学的に区別できるか？
• RQ4 観測された[$\alpha$/Fe]パターンは、Sgr dSphの初期質量関数（IMF）が銀河系と異なることを示唆するか？
• RQ5 Sgr dSphの金属量が低い星は、化学的組成に基づいて銀河系ハロー星と区別できるか？

主な発見

• 15個のSgr dSph赤巨星の平均金属量は[Fe/H] = -0.41 $\pm$ 0.20であり、金属量が低い尾部が[Fe/H] = -1.52まで延びている。
• [Fe/H] > -1の領域では、[$\alpha$/Fe]比がわずかに太陽系以下であり、ゆっくりまたは拡張した星形成歴を示唆している。
• [Fe/H] < -1の領域では、同様の金属量における銀河系の星と同等の[$\alpha$/Fe]比を示しており、初期の化学的進化が類似していることを示している。
• 低金属量領域において、Sgr dSphの[$\alpha$/Fe]比は局所銀河団の矮小銀河よりも高く、銀河系の傾向と一致しており、他のLG矮小銀河とは異なる化学的進化を示している。
• Sgr dSphの金属量分布は、大マゼラン雲（LMC）に非常に類似しており、[Fe/H] ≈ -0.37に主要な集団が、[Fe/H] ≈ -1.08に小さな金属量が低い成分が存在する。
• Sgr dSphとLMCの間で元素比パターンと金属量分布に類似性が見られることから、共通の前身天体または共有された進化歴の可能性が示唆される。