[논문 리뷰] Na-O Anticorrelation And HB I. The Na-O anticorrelation in NGC 2808

E. Carretta, A. Bragaglia외 4명|ArXiv.org|2005. 11. 30.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 40인용 수 144

한 줄 요약

이 연구는 120개의 적색 거성에 대한 고해상도 FLAMES/GIRAFFE 분광법을 이용해 NGC 2808에서 Na-O 반상관관계를 제시하며, 삼중의 별 집단(산소 정상, 산소 부족, 초초산소 부족 별)을 규명하였다. 주요 발견은 NGC 2808이 M 13처럼 산소 부족 별이 지배적인 것은 아니지만, 반상관관계를 따라 [O/Na]의 분포가 놀랍게 유사하다는 점으로, 중간 질량의 AGB 별이 발생시킨 오염을 통한 제2세대 별 형성 시나리오를 지지한다.

ABSTRACT

We derived atmospheric parameters and elemental abundances of Fe, O and Na for about 120 red giant stars in the Galactic globular cluster NGC 2808. Our results are based on the analysis of medium-high resolution (R=22000-24000) GIRAFFE spectra acquired with the FLAMES spectrograph at VLT-UT2 as a part of a project aimed at studying the Na-O anticorrelation as a function of physical parameters in globular clusters. We present here the anticorrelation of Na and O abundances in NGC 2808, and we discuss the distribution function of stars along this relation. Besides a bulk of O-normal stars, with composition typical of field halo stars, NGC 2808 seems to host two other groups of O-poor and super O-poor stars. In this regard, NGC 2808 is similar to M 13, the template cluster for the Na-O anticorrelation. However, at variance with M 13, most stars in NGC 2808 are O-rich. This might be related to the horizontal branch morphologies which are very different in these two clusters. The average metallicity we found for NGC 2808 is [Fe/H]=-1.10 (rms=0.065 dex, from 123 stars). We also found some evidence of a small intrinsic spread in metallicity, but more definitive conclusions are hampered by the presence of a small differential reddening.

연구 동기 및 목표

• 구성성 클러스터에서 제2세대 별 형성의 지표로 여겨지는 Na-O 반상관관계를 NGC 2808에서 조사하기 위해.
• Na-O 반상관관계를 따라 별의 분포 함수를 결정하고, M 13과 같은 다른 클러스터와 비교하기 위해.
• Na-O 반상관관계, 헬륨 농축, 그리고 NGC 2808의 확장된 파랑 수평가지(BHB) 형태 간의 연관성을 평가하기 위해.
• NGC 2808의 금속성 분포와 내재된 산란을 분석하며, 차별적 적색화 영향을 고려하기 위해.
• 관측된 원소 농도 패턴이 고온 바닥 연소를 겪는 중간 질량 AGB 별에 의한 오염과 일치하는지 테스트하기 위해.

제안 방법

• ESO VLT-UT2의 FLAMES 분광계를 사용해 NGC 2808의 120개 적색 거성에 대해 중-고해상도(R ≈ 22,000–24,000)의 GIRAFFE 분광계를 확보하였다.
• [O I] 금지선(6300 Å)과 Na I 이중선(5682–5688 Å 및 6154–6160 Å)을 이용해 Na 및 O 농도를 측정하였다.
• 철계 원소의 스펙트럼 합성 및 선별 분석을 통해 대기 온도(Teff), 표면중력(log g), [Fe/H]를 결정하였다.
• Na-O 반상관관계를 맵핑하고 별 집단을 식별하기 위해 [O/Na] 분포 함수를 구축하였다.
• NGC 2808의 [O/Na] 분포를 M 13(표준 클러스터)와 비교하기 위해 콜모고로프-스미르노프 검정을 적용하였다.
• Gratton 등(1999)에서 사용된 동일한 비-비평형 상태(non-LTE) 보정 절차를 적용하여 농도를 보정함으로써 이전 M 13 데이터와의 일관성을 확보하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NGC 2808는 표준 기준 클러스터인 M 13에서 관측된 바와 유사한 Na-O 반상관관계를 보이는가?
• RQ2 NGC 2808에서 O-normal, O-poor, 초초산소 부족 별의 상대 빈도는 어떻게 되며, M 13과 비교해 봤을 때 어떻게 다를까?
• RQ3 Na-O 반상관관계를 따라 별의 분포와 NGC 2808의 이분형 수평가지 형태 간에 상관관계가 있는가?
• RQ4 NGC 2808의 다양한 별 집단에서 내재된 금속성 산란 또는 헬륨 농축에 대한 증거는 무엇이 있는가?
• RQ5 NGC 2808에서 관측된 농도 패턴은 고온 바닥 연소를 겪는 중간 질량 AGB 별이 발생시킨 오염으로 설명될 수 있는가?

주요 결과

• NGC 2808는 Na-O 반상관관계를 따라 삼중의 별 집단을 포함한다: 산소 정상(O-normal, 일반 성간 헬륨 별 집단과 유사), 산소 부족(O-poor), 초초산소 부족(super O-poor) 별.
• M 13처럼 산소 부족 별이 지배적인 것은 아니지만, 대부분의 NGC 2808 별이 산소 정상 별이라는 점은, 반상관관계의 형태는 비슷하나 별 집단 분포는 다름을 시사한다.
• NGC 2808의 [O/Na] 분포 함수는 3% 수준에서 M 13과 통계적으로 구분되지 않으며(콜모고로프-스미르노프 검정), 유사한 핵합성 과정을 반영한다.
• 123개의 별을 기반으로 NGC 2808의 평균 금속성은 [Fe/H] = −1.10 ± 0.065 dex이며, 약간의 내재된 금속성 산란에 대한 잠재적 증거가 있다.
• 관측된 농도 패턴은 중간 질량 AGB 별이 헬륨 농축, 산소 빈도 감소 물질을 오염시켜 발생시킨 이론적 모델과 일치하며, 제2세대 별 형성 시나리오를 지지한다.
• M 13와 달리 NGC 2808에서는 RHB 별과 연관되지 않은 산소 정상 별이 존재함을 고려할 때, 수평가지 형태가 초기 조성에 의해만 결정되지 않을 수 있음을 시사하며, 향후 모델링이 필요하다.