[论文解读] A spectroscopic study of the Open Cluster NGC 6475 (M 7) Chemical Abundances from stars in the range T = 4500-10000 K

S. Villanova, G. Carraro+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 23, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 35被引用 28

一句话总结

本研究利用高分辨率、高信噪比的UVES光谱（R ≈ 80,000），对疏散星团NGC 6475（M7）中的7颗恒星进行了光谱分析，有效温度范围为4500 K至10,000 K，通过FeI/FeII电离平衡法测定低温恒星的化学丰度，通过巴尔默线轮廓拟合法测定高温恒星的化学丰度。主要结果为：星团金属量修正为[Fe/H] = +0.03 ± 0.02，[α/Fe] = -0.06 ± 0.02，各光谱型恒星的丰度一致，表明无显著系统误差，且在巨星中观测到演化效应的证据，尤其体现在轻元素和钡元素上。

ABSTRACT

Clusters of stars are key objects for the study of the dynamical and chemical evolution of the Galaxy and its neighbors. In particular chemical composition is obtained from different kinds of stars (hot main-sequence stars, cool main-sequence stars, horizontal-branch stars, RGB stars) using different methodologies. Our aim is to apply these methodologies to the stars of the Open Cluster NGC 6475. Obtaining a census of the most important elements we will be able to test their consistence. We finally want to establish more robust fundamental parameters for this cluster.We selected high S/N high resolution spectra of 7 stars of the Open Cluster NGC 6475 from the ESO database covering the T$_{ m eff}$ range 4500-10000 K and of luminosity class V (dwarf) and III (giants). We determined the chemical abundances of several elements. For hot stars (T$_{ m eff}$$>$9000 K) we applied the Balmer Lines fitting method to obtained atmospheric parameters. For cool stars (T$_{ m eff}$$

研究动机与目标

• 利用高分辨率光谱学方法，测定疏散星团NGC 6475中不同光谱型（主序星和巨星）恒星的精确化学丰度。
• 通过不同光谱学方法（高温与低温恒星分别采用不同技术）检验丰度测定结果的一致性。
• 通过比较同一星团中主序星与演化巨星的丰度，研究恒星演化对表面丰度的影响。
• 基于一致的化学丰度普查，重新评估星团的基本参数——距离、消光、年龄。

提出的方法

• 从欧洲南方天文台（ESO）档案中获取了7颗星团成员恒星的高分辨率、高信噪比UVES光谱（R ≈ 80,000），覆盖有效温度4500 K至10,000 K。
• 通过FeI/FeII电离平衡法确定低温恒星（T_eff < 6500 K）的大气参数（T_eff, log g, v_t），通过巴尔默线轮廓拟合法确定高温恒星（T_eff > 9000 K）的大气参数。
• 通过等效宽度分析测量未重叠谱线的元素丰度，通过合成谱拟合法处理重叠谱线（如O、He）。
• 对C、N、O、Na和Mg施加非局部热动平衡（NLTE）修正；对V和Ba的超精细结构进行建模。
• 将谱线列表以太阳和Vega为标准进行校准，以确保不同光谱型之间的丰度一致性。
• 利用Padova恒星演化模型拟合星团的色-星等图（CMD），结合修正后的金属量和丰度约束，优化E(B-V)、(m-M)₀和年龄参数。

实验结果

研究问题

• RQ1 在NGC 6475中，使用不同光谱学方法（高温与低温恒星）测定的化学丰度是否具有一致性？
• RQ2 NGC 6475中的主序星与演化巨星之间是否存在元素丰度的系统性差异，表明存在演化效应？
• RQ3 基于对多样化恒星类型的统一分析，NGC 6475的修正金属量和[α/Fe]比例如何？
• RQ4 修正后的化学丰度如何影响星团基本参数（如年龄、距离模数和消光）的确定？
• RQ5 观测到的巨星中丰度模式（特别是轻元素和钡）是否与恒星演化过程中的内部混合或星团形成期间的污染过程一致？

主要发现

• 高温与低温恒星的化学丰度在大多数元素上的一致性在0.1 dex以内，证实了两种光谱学方法之间无显著相对系统误差。
• NGC 6475中的巨星在轻元素（最高至Si）和钡元素上明显偏离主序星，表明恒星演化显著影响其表面组成。
• 星团金属量修正为[Fe/H] = +0.03 ± 0.02，[α/Fe] = -0.06 ± 0.02，与太阳成分在不确定度范围内一致。
• 观测到强烈的铝（Al）元素缺损，而氦以及重元素（Ba、La、Ce、Nd）则表现出过量丰度。
• 星团基本参数经修正为E(B-V) = 0.08 ± 0.02，(m-M)₀ = 7.65 ± 0.05，年龄 = 200 ± 50 Myr，基于等距线拟合结果。
• 修正后的距离为300 ± 10 pc，与先前估计一致，支持了通过等距线拟合和双色图法得出的消光与距离模数的可靠性。