[논문 리뷰] Na-O Anticorrelation And HB. III. The abundances of NGC 6441 from FLAMES-UVES spectra

R. Gratton, S. Lucatello외 5명|ArXiv.org|2006. 03. 31.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 30인용 수 43

한 줄 요약

이 연구는 VLT-UT2의 FLAMES-UVES 데이터를 사용하여 금속성 높은 부근 구형별개구리 NGC 6441의 적색거성가지 별에 대한 최초의 고해상도 스펙트로스코픽 분석을 제시한다. [Fe/H] = −0.39 ± 0.04 ± 0.05 dex의 금속성 수준을 확인하였고, Na와 Al 농도가 높고 O와 Mg 농도가 낮은 강한 Na-O 역상관관계를 규명하였으며, 현장 별들과 비교해 핵합성 과정에 잠재적인 차이가 있음을 시사하지만, 샘플 내 금속성 분포의 범위는 매우 미미하다.

ABSTRACT

The aim of the present work is to determine accurate metallicities for a group of red giant branch stars in the field of the bulge Globular Cluster NGC 6441. This is the third paper of a series resulting from a large project aimed at determining the extent of the Na-O anticorrelation among Globular Cluster stars and exploring its relationship with HB morphology. We present an LTE abundance analysis of these objects, based on data gathered with the FLAMES fiber facility and the UVES spectrograph at VLT2. Five of the thirteen stars observed are members of the cluster. The average Fe abundance for these five stars is [Fe/H]=$-0.39\pm 0.04\pm 0.05$~dex, where the first error bar includes the uncertainties related to star-to-star random errors, and the second one the systematic effects related to the various assumptions made in the analysis.The overall abundance pattern is quite typical of Globular Clusters, with an excess of the $α-$elements and of Eu. There is evidence that the stars of NGC 6441 are enriched in Na and Al, while they have been depleted of O and Mg, due to H-burning at high temperatures, in analogy with extensive observations for other Globular Clusters: in particular, one star is clearly Na and Al-rich and O and Mg-poor. We obtained also quite high V abundances, but it is possible that this is an artifact of the analysis, since similar large V abundances are derived also for the field stars. These last are all more metal-rich than NGC 6441 and probably belong to the bulge population.

연구 동기 및 목표

• 금속성 높은 부근 구형별개구리 NGC 6441의 적색거성가지 별에 대한 정확한 금속성 수준을 결정하기 위해.
• NGC 6441에서 Na-O 역상관관계의 정도를 조사하고, 이와 클러스터의 이국적인 수평가지 형태와의 잠재적 연관성을 탐색하기 위해.
• NGC 6441 별들의 원소 농도 패턴을 현장 별들과 다른 구형별개구리들과 비교하여 화학적 진화의 차이를 탐구하기 위해.
• 관측된 원소 농도 비정상성들이 처리된 물질에서 형성된 제2세대 별성대와 일치하는지 평가하기 위해.

제안 방법

• Paranal 관측소의 VLT-UT2에 장착된 FLAMES 섬유 장치와 UVES 스펙트로그래프를 이용해 고해상도 스펙트럼을 확보하였다.
• 관측된 UVES 스펙트럼에서 원소 농도를 유도하기 위해 국부 열역학적 평형(LTE) 조건에서 스펙트럼 분석을 수행하였다.
• radial 속도와 화학 조성을 활용하여 관측된 별들 중에서 클러스터 구성성을 확인하였다.
• 화학적 차이를 평가하기 위해 원소 농도 비율을 현장 별들과 다른 구형별개구리들과 비교하였다.
• 스펙트럼 합성과 모델 대기 파rameter에 대한 가정을 고려해 체계적 불확실성을 평가하였다.
• 핵합성 과정을 추적하기 위해 Fe, α원소, Na, O, Mg, Al, Ba, Eu 등의 주요 원소에 초점을 맞춘 분석을 수행하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NGC 6441의 정밀 철 농도는 얼마이며, 이는 이전의 저해상도 데이터 기반 추정치와 어떻게 비교되는가?
• RQ2 NGC 6441에서의 Na-O 역상관관계는 다른 구형별개구리에서 관측된 것과 얼마나 유사한가? 또한 이는 클러스터의 확장된 수평가지 형태와 관련이 있는가?
• RQ3 은하 부근의 금속성 높은 현장 별들과 비교해 NGC 6441 별들의 농도 패턴에 측정 가능한 차이가 있는가?
• RQ4 관측된 농도 패턴은 핵합성 과정에 특별한 기여가 있는 것으로 보이는가, 예를 들어 초신성 중심 붕괴의 기여가 증가했는가?
• RQ5 NGC 6441의 적색거성가지 별들 사이에 금속성 분포가 관측되는가? 이는 다수의 별세대 존재를 시사하는가?

주요 결과

• 확인된 다섯 개의 NGC 6441 구성성의 평균 철 농도는 [Fe/H] = −0.39 ± 0.04 ± 0.05 dex로, 이전 추정치와 일치하지만 고해상도 데이터로부터 더 정밀하게 유도되었다.
• 클러스터는 강한 Na-O 역상관관계를 보이며, Na와 Al 농도가 높고 O와 Mg 농도가 낮아 제2세대 별에서 고온에서 수소 연소가 일어났음을 시사한다.
• 한 별은 명확하게 Na와 Al 농도가 높고 O와 Mg 농도가 낮은 것으로 확인되어, NGC 6441에 다수의 별세대 존재가 있음을 뒷받침한다.
• NGC 6441의 [Eu/Fe] 농도 비율은 일반적인 금속성 높은 부근 현장 별들보다 약 0.2 dex 높아, 중심 붕괴 초신성의 기여가 더 크다는 것을 시사한다.
• [Ba/Fe] 비율은 현장 별들과 유사하지만, [Eu/Ba] 비율은 더 높아, 더욱 특별한 핵합성 기여가 있음을 추가로 시사한다.
• 다섯 개의 클러스터 구성성 간에 유의미한 금속성 분포가 관측되지 않았지만, 샘플 크기가 작고 더 큰 분포 가능성은 배제할 수 없다.