[论文解读] Chemical abundances in six nearby star-forming regions: implications for galactic evolution and planet searches around very young stars

N. C. Santos, C. Melo+4 more|ArXiv.org|Jan 16, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 56被引用 49

一句话总结

本研究通过分析六个邻近星协形成区中19颗弱线T型金牛座恒星的高分辨率光谱，测定其化学丰度与金属量。研究发现[Fe/H]的离散度极小（0.033 dex），平均值为−0.08 dex，与太阳金属量一致；硅（Si）和镍（Ni）的丰度与薄盘恒星相符，表明星际介质成分均匀，对银河系化学演化及年轻系统中行星形成具有重要意义。

ABSTRACT

In this paper we present a study of chemical abundances in six star-forming regions. Stellar parameters and metallicities are derived using high-resolution, high S/N spectra of weak-line T-Tauri stars in each region. The results show that nearby star-forming regions have a very small abundance dispersion (only 0.033dex in [Fe/H]). The average metallicity found is slightly below that of the Sun, although compatible with solar once the errors are taken into account. The derived abundances for Si and Ni show that the observed stars have the abundances typical of Galactic thin disk stars of the same metallicity. The impact of these observations is briefly discussed in the context of the Galactic chemical evolution, local inter-stellar medium abundances, and in the origin of metal-rich stars in the solar neighbourhood (namely, stars more likely to harbour planets). The implication for future planet-search programmes around very young, nearby stars is also discussed.

研究动机与目标

• 测量六个邻近星协形成区中年轻T型金牛座恒星的精确恒星参数与化学丰度。
• 评估本地星际介质的金属量及其与太阳值的一致性。
• 评估太阳邻近区是否存在金属丰度较高的星协形成区，如金属量-行星关联理论所预测。
• 探讨这些发现对银河系化学演化及未来在年轻活跃恒星周围搜寻行星的影响。
• 确定这些年轻区域中的丰度模式是否与银河系薄盘恒星一致，特别是α-元素与铁峰元素。

提出的方法

• 利用甚大望远镜（VLT）上的UVES和FLAMES/UVES、ESO/MPG 2.2米望远镜上的FEROS，以及奥赛天文台（OHP）的SOPHIE获取高分辨率、高信噪比光谱。
• 通过光谱合成与Fe I和Fe II谱线的逐线分析，确定恒星参数（Teff, log g, [Fe/H], 微湍流）。
• 利用等效宽度测量与模型大气技术，测定硅（Si）、镍（Ni）及其他元素的化学丰度。
• 计算丰度比值[X/Fe]，以与薄盘恒星比较并评估银河系化学演化趋势。
• 量化六处区域间金属量的离散度，以评估本地星际介质的均匀性。
• 将结果与现有系外行星宿主恒星文献及银河系化学演化模型进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 邻近星协形成区是否如在较老恒星中观测到的金属量-类木行星关联所预测的那样，为金属丰度较高的区域？
• RQ2 在邻近星协形成区中的年轻T型金牛座恒星中，金属量的本征离散度是多少？
• RQ3 这些年轻恒星中α-元素（如硅）与铁峰元素（如镍）的丰度与太阳邻近区薄盘恒星在相似金属量下的丰度相比如何？
• RQ4 这些丰度模式对本地星际介质的化学组成及其演化意味着什么？
• RQ5 这些发现如何约束银河系化学演化模型，以及太阳邻近区金属丰度较高的恒星的起源？

主要发现

• 六处星协形成区的平均金属量为<[Fe/H]> = −0.08 dex，其在测量不确定度范围内与太阳金属量一致。
• 六处区域间金属量的离散度极小，仅为0.033 dex，表明本地星际介质具有高度的化学均匀性。
• 所研究恒星中硅（Si）和镍（Ni）的丰度与太阳邻近区薄盘恒星在相似金属量下的丰度一致。
• 大多数元素的观测丰度比值[X/Fe]与薄盘恒星典型值相符，表明在过去数百万年中，本地星际介质未经历显著的化学演化差异。
• 太阳邻近区缺乏金属丰度较高的年轻星协形成区，可能限制未来在年轻恒星周围搜寻行星的有利目标数量。
• 结果支持如下观点：在较老恒星中观测到的金属量-类木行星关联，可能反映的是行星形成盘的初始条件，而非后期的富集过程。