[논문 리뷰] Search for associations containing young stars (SACY):II. Chemical abundances of stars in 11 young Associations in the Solar neighborhood

P. Viana Almeida, N. C. Santos외 6명|arXiv (Cornell University)|2009. 04. 07.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 42인용 수 36

한 줄 요약

이 연구는 태양계 근처의 11개의 젊은 연합에서 63颗의 별에 대해 고해상도 UVES 분광법을 사용하여 철, 규소, 니켈의 정밀한 화학성분 측정을 수행한다. 금속성 풍부한 별의 집단을 찾기 위해 노력했음에도 불구하고, 유의미한 금속성 과잉은 발견되지 않았으며, 대신 성분은 일반적인 얇은 디스크 별들과 일치한다. 이는 태양계 근처의 고금속성 행성 수용자 별들이 현지에서 형성되지 않았고, 은하 역학적 과정에 의해 이행된 것일 가능성이 높다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

The recently discovered coeval, moving groups of young stellar objects in the solar neighborhood represent invaluable laboratories to study recent star formation and to search for high metallicity stars which can be included in future exo-planet surveys. In this study we derived through an uniform and homogeneous method stellar atmospheric parameters and abundances for iron, silicium and nickel in 63 Post T-Tauri Stars from 11 nearby young associations. We further compare the results with two different pre-main sequence (PMS) and main sequence (MS) star populations. The stellar atmospheric parameters and the abundances presented here were derived using the equivalent width of individual lines in the stellar spectra through the excitation/ionization equilibrium of iron. Moreover, we compared the observed Balmer lines with synthetic profiles calculated for model atmospheres with a different line formation code. We found that the synthetic profiles agree reasonably well with the observed profiles, although the Balmer lines of many stars are substantially filled-in, probably by chromospheric emission. Solar metallicity is found to be a common trend on all the nearby young associations studied. The low abundance dispersion within each association strengthens the idea that the origin of these nearby young associations is related to the nearby Star Forming regions (SFR). Abundances of elements other than iron are consistent with previous results on Main Sequence stars in the solar neighborhood. The chemical characterization of the members of the newly found nearby young associations, performed in this study and intended to proceed in subsequent works, is essential for understanding and testing the context of local star formation and the evolutionary history of the galaxy.

연구 동기 및 목표

• 태양계 근처의 11개의 젊은 연합에서 유래한 별들에 대한 철, 규소, 니켈의 정밀한 화학성분 측정을 수행한다.
• 이 젊은 연합이 고금속성 별을 포함하고 있는지 테스트하여, 고금속성 행성 수용자 별이 현지에서 형성되었는지 여부를 확인한다.
• 이 젊은 별들의 성분 패턴을 필드 별들과 이전에 연구된 근접한 은하 형성 영역(SFRs)과 비교한다.
• 이 연합들의 화학조성에 의해 얇은 디스크 인구의 특성과 일치하는지 여부를 평가한다.
• 필드 별들과 SFRs와의 성분 패턴 비교를 통해 태양계 근처에서 관측되는 고금속성 별의 기원을 조사한다.

제안 방법

• VLT/UT2 Kueyen 망원경(VLT/UT2 Kueyen Telescope)에 탑재된 UVES 기구를 사용한 고해상도 분광법(ESO 런 ID 079.C-0556(A)).
• 모델 대기와 복사전달 계산을 사용한 스펙트럼 분석을 통해 원소 농도를 유도한다.
• 철, 규소, 니켈에 대해 혼합되지 않은, 비-LTE 보정이 적용되지 않은 스펙트럼선의 등가폭 측정 기반으로 농도를 결정한다.
• 각 별의 농도를 연합별로 가중 평균하여 평균 [X/H]와 표준편차를 계산한다.
• 기존 샘플(GI06 및 SA08 포함)과의 [X/Fe] 대 [Fe/H] 경향 비교를 통해 얇은 디스크 경향과의 일관성을 평가한다.
• 어두운 대상의 신호 대 잡음비 향상을 위해 Andreas Korn이 제공한 프로그램을 사용해 스펙트럼을 공통화한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 태양계 근처의 젊은 연합이 태양보다 금속성 농도가 유의미하게 높은 별을 포함하고 있는가?
• RQ2 이 젊은 별들의 규소와 니켈 농도 비율은 필드 별들과 근접한 은하 형성 영역과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 이 젊은 연합들의 화학성분은 일반적인 얇은 디스크 인구와 일치하는가?
• RQ4 현지에서 형성된 것인지 후속 이동으로 인한 것인지 여부를 시사하는 고유한 화학적 서명이 있는가?
• RQ5 이 성분 패턴은 현재 태양계 근처에서 관측되는 고금속성 별의 기원에 대해 무엇을 시사하는가?

주요 결과

• 이 연구와 SA08의 병합 샘플은 유의미한 금속성 과잉이 없으며, 가중 평균 [Fe/H]는 -0.06 ± 0.04로 태양 금속성과 일치한다.
• 평균 [Ni/H]는 0.01 ± 0.10이며, [Si/H]는 -0.11 ± 0.10로, 모두 얇은 디스크 인구의 농도 경향과 호환된다.
• 규소와 니켈의 [X/Fe] 비율은 GI06 샘플과 양호한 일치를 보이며, 기존의 얇은 디스크 경향과의 일관성을 시사한다.
• 니켈 농도에 약간의 이질성이 관측되었으며, GI06 샘플보다 약간 낮게 측정되었지만, 저자들은 이는 본질적 차이보다는 가능한 체계적 오차 때문이라고 보고 있다.
• 젊은 연합에서 고금속성 별이 발견되지 않은 것은, 태양계 근처의 고금속성 행성 수용자 별들이 현지에서 형성되지 않았고, 은하 역학적 과정에 의해 이행된 것일 가능성이 높다는 것을 시사한다.
• 결과는 태양계 근처의 초고금속성 별들이 내부 은하 디스크에서 형성되었고, 이후 외부로 산산이 산산이 흩어졌을 가능성을 지지한다.