[논문 리뷰] Abundance analysis of two extremely metal-poor stars from the Hamburg/ESO Survey

É. Depagne, V. Hill외 2명|arXiv (Cornell University)|2000. 08. 24.

Astronomy and Astrophysical Research참고 문헌 2인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 VLT-UT2의 UVES를 사용하여 함부르크/ESO 설문에서 선별한 두 개의 극도로 금속이 희박한 별, HE 1303–2708과 HE 1353–2735에 대한 최초의 고해상도 원소 농도 분석을 제시한다. 이는 금속성([Fe/H] = −2.85 및 −3.20)을 확인하고 리튬 농도가 플랫폼 수준에서 검출되었으며, 한 별은 스트론티움 정상성, 다른 별은 스트론티움 희박성을 보이며 초저금속성에서 중성자 포획 원소 생성의 다양성을 드러낸다.

ABSTRACT

We report on the first high spectral resolution analysis of extremely metal-poor halo stars from the Hamburg/ESO objective-prism survey (HES). The spectra were obtained with UVES at VLT-UT2. The two stars under investigation (\object {HE 1303--2708} and \object {HE 1353--2735}) are main-sequence turnoff-stars having metal abundances of [Fe/H]=-2.85 and -3.20, respectively. The stellar parameters derived from the UVES spectra are in very good agreement with those derived from moderate-resolution follow-up spectra. HE 1353--2735 is a double-lined spectroscopic binary. The two stars nicely reproduce the strong scatter in [Sr/Fe] observed for extremely metal-poor stars. While we see a strong Sr II $λ4215$ Å line in the spectrum of HE 1303--2708 ([Sr/Fe]=-0.08), we can only give an upper limit for HE 1353--2735 ([Sr/Fe]

연구 동기 및 목표

• 함부르크/ESO 설문에서 선별한 두 개의 극도로 금속이 희박한 별의 화학 조성을 분석하여 초기 은하 화학 진화를 탐구한다.
• 금속성이 낮은 별들에서 관측된 [Sr/Fe] 비율의 큰 산란의 기원을 조사한다.
• 이 별들에서 리튬 농도를 측정하여 초기 리튬 농도를 제약하기 위해 금속이 희박한 주계열 별에서 리튬 플랫폼 상의 위치를 평가한다.
• 고해상도 관측 이전에 중간 해상도 후속 스펙트럼을 통한 신뢰할 수 있는 별성 파rameter 유도의 가능성을 검증한다.
• 함부르크/ESO 설문을 타겟 풀로 사용하여 금속이 희박한 별에 대한 대규모 고해상도 연구의 가능성을 보여준다.

제안 방법

• 두 개의 HES 선별 별, HE 1303–2708과 HE 1353–2735에 대해 VLT-UT2에서 고해상도 UVES 스펙트럼을 확보하였다.
• Ca II K, Mg I b 및 발머선 날개를 이용한 스펙트럼 합성으로 별성 파rameter(Teff, log g, [Fe/H])를 유도하였다.
• Ca 과잉 농도를 보정한 후 태양을 기준으로 한 상대적 분석을 통해 Mg, Ca, Sc, Ti, Cr, Co, Y의 농도를 측정하였다.
• 합성 스펙트럼과의 비교를 통해 Li I 6708 Å 이중선에서 리튬 농도를 결정하였다.
• 비-LTE 효과를 고려한 평면-평행 LTE 모델 대기에서 스펙트럼 분석을 수행하였다.
• 초기 HES 후보자 선별에 Ca K 지수 방법을 사용하여 금속이 희박한 별을 효과적으로 식별할 수 있음을 확인하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 함부르크/ESO 설문에서 선별한 두 개의 극도로 금속이 희박한 별의 상세한 원소 농도는 무엇인가?
• RQ2 이 별들의 [Sr/Fe] 비율은 [Fe/H] < −2.5에서 관측된 금속성이 낮은 별들 사이의 알려진 산란과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 이 별들에서의 리튬 농도는 무엇이며, 금속성이 낮은 주계열 별의 리튬 플랫폼과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 중간 해상도 후속 스펙트럼으로 유도된 별성 파rameter가 고해상도 UVES 데이터로 유도된 값과 얼마나 일치하는가?
• RQ5 HES는 고해상도 농도 연구를 위한 고우선 타겟을 효율적으로 공급할 수 있는가?

주요 결과

• HE 1303–2708의 [Fe/H]는 −2.85이며, HE 1353–2735의 [Fe/H]는 −3.20로, 둘 다 극도로 금속이 희박한 헬로우 별임을 확인하였다.
• 두 별은 [Sr/Fe]에서 뚜렷한 산란을 보이며, HE 1303–2708은 [Sr/Fe] = −0.08, HE 1353–2735는 [Sr/Fe] < −1.2로 나타나 각각 스트론티움 정상성과 스트론티움 희박성을 나타낸다.
• 리튬 농도는 HE 1303–2708에서 A(Li) = 2.15 ± 0.05 dex, HE 1353–2735에서 2.06 ± 0.10 dex로 측정되어, 금속성이 낮은 주계열 별의 리튬 플랫폼 상에 위치함을 확인하였다.
• 중간 해상도 EMMI 스펙트럼으로 유도된 별성 파aram터가 고해상도 UVES 데이터로 유도된 값과 잘 일치하여, 후속 스펙트럼 분석을 통한 타겟 선별에 대한 신뢰성을 검증하였다.
• HE 1353–2735는 이중선 스펙트럼 이중성으로 확인되었으며, 저금속성에서 스트론티움 희박 이중성의 증가하는 목록에 추가되었다.
• 이 연구는 HES가 초저금속성 별을 매우 효율적으로 공급할 수 있음을 확인하였으며, 중간 해상도 후속 관측을 통해 수백 개의 [Fe/H] < −3.0 후보자가 기대됨을 보여주었다.