[논문 리뷰] Chemical evolution of the Galactic bulge as traced by microlensed dwarf and subgiant stars. VI. Age and abundance structure of the stellar populations in the central sub-kpc of the Milky Way

T. Bensby, S. Feltzing외 30명|arXiv (Cornell University)|2017. 02. 09.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 154인용 수 66

한 줄 요약

이 논문은 90개의 마이크로렌즈 관측 혜성 분광별 굴절별 붕괴별의 붕-수성 항목에서 나이와 11원소의 풍부도를 도출해, 다중 피크 MDF, 높은 금속량에서의 젊은/중간 연령, 불연속 별 형성 에피소드, 그리고 로컬 두꺼운 원반에 비해 약간 상승한 alpha-네의 골을 나타낸다.

ABSTRACT

We present a detailed elemental abundance study of 90 F and G dwarf, turn-off and subgiant stars in the Galactic bulge. Based on high-resolution spectra acquired during gravitational microlensing events, stellar ages and abundances for 11 elements (Na, Mg, Al, Si, Ca, Ti, Cr, Fe, Zn, Y and Ba) have been determined. We find that the Galactic bulge has a wide metallicity distribution with significant peaks at [Fe/H]=-1.09, -0.63, -0.20, +0.12, +0.41. We also find a high fraction of intermediate-age to young stars: at [Fe/H]>0 more than 35 % are younger than 8 Gyr. For [Fe/H]

연구 동기 및 목표

• 은하수 중심의 중심 서브-kpc 안에 있는 별들의 연령 및 화학적 풍부도 구조를 특성화한다.
• bulge의 별 형성 역사가 얇은 원반과 두꺼운 원반 집단과의 관계를 조사한다.
• bulge의 풍부도 경향이 세속적 진화 시나리오와 일치하는지 평가한다.
• 대량의 마이크로렌즈 bulge 왜소별 표본에 대해 정제된 항성 매개변수와 연령을 제공한다.

제안 방법

• 90개의 마이크로렌즈 bulge 왜소/상위성별의 고해상도 분광 분석.
• Na, Mg, Al, Si, Ca, Ti, Cr, Fe, Zn, Y, Ba의 11원소 풍부도 결정(等가 범위) 관용 너비와 Uppsala MARCS 대기모형을 이용.
• Fe I의励 발현 균형으로부터의 효과온도, Fe I–Fe II 이온화 균형으로부터의 표면중력, Fe I 선 강도로부터의 미세 난류, NLTE 보정(Fe I에 적용, Lind et al. 2012).
• Y2 이소크로네를 이용한 베이지안 이소크로네 방법과 연령 확률분포 함수를 통한 나이 추정(α-강화) 및 Salpeter IMF 사용.
• 이전 분석(Bensby et al. 2014)과의 일치를 위한 Teff 및 log g의 경험적 보정 및 그에 따른 풍부도와 연령 재계산

실험 결과

연구 질문

• RQ1 마이크로렌즈로 샘플링된 BULGE 별의 금속도 분포는 어떠한가?
• RQ2 정밀한 연령으로 시사되는 BULGE 영역의 연령 분포 및 별 형성 에피소드는 무엇인가?
• RQ3 알파 원소를 포함한 bulge 풍부도 경향은 지역의 두꺼운 및 얇은 원반의 경향과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 bulge 풍부도 및 연령 구조가 세속적 진화(origin)을 지지하는가?
• RQ5 bulge MDF가 은하학적 위도에 따라 어떻게 변하며 바 구성 요소와의 관련성은 무엇인가?

주요 결과

• bulge 금속도 분포는 다중 피크이며 피크는 [Fe/H] = -1.09, -0.63, -0.20, +0.12, +0.41에서 나타난다.
• [Fe/H] > 0인 별의 35% 이상이 8 Gyr 미만의 연령인 반면, [Fe/H] ≲ -0.5인 대부분은 ≥10 Gyr이다.
• 약 3, 6, 8, 11 Gyr 전후로 여러 중요한 별 형성 에피소드가 있었다.
• sub-solar bulge 금속도에서의 알파 원소 추세의 무릎은 로컬 두꺼운 원반보다 약간 높은 [Fe/H]에서 위치하는 경향을 보인다(잠정적).
• bulge의 연령 및 풍부도 구조는 은하의 얇은/두꺼운 원반과 유사성을 보이며, 더 빠른 bulge 풍부화와 바 관련 구성 요소의 징후도 있다.
• 전반적으로 결과는 bulge의 세속적 기원을 지지하며, 원반 물질과 중앙 바의 역학에 의해 형성되었음을 시사한다.