[论文解读] First UVES observations of beryllium in very metal-poor stars

F. Primas, P. Molaro+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 25, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 4

一句话总结

本研究利用甚大望远镜（VLT）古安尼望远镜首次对两颗极低金属丰度的晕星进行了UVES波段的铍元素观测。研究在LP 815–43中实现了铍的可靠检测（[Be/H] = −13.09，置信度99.7%），并在CD −24°17504中给出了上限值（[Be/H] ≤ −13.39），证实了铍丰度随金属丰度降低而持续下降，同时展示了UVES在近紫外波段进行此类测量的高效率。

ABSTRACT

We report on a attempt to detect beryllium in two dwarf stars of the Galactic halo with metallicities below one thousandth solar. The data were obtained during the Commissioning of the Ultraviolet and Visible Echelle Spectrograph (UVES) mounted on the ESO VLT Kueyen telescope, and show the potential of UVES for studies in the UV-optical domain. We claim a beryllium detection in LP 815--43 ([Fe/H]~-2.95,[Be/H]=-13.09) at the 99.7% confidence level, while only an upper limit can be set for the second target CD -24 17504 ([Fe/H]~-3.30, [Be/H]~-13.39). These results suggest that the trend of beryllium with metallicity keeps decreasing as lower metallicities are probed, with no evidence for flattening. In CD -24 17504 we also analyzed the Li I line at 6708A, and derived a lithium abundance close to the Spite plateau.

研究动机与目标

• 利用甚大望远镜（VLT）的高分辨率UVES光谱仪测量极低金属丰度晕星中的铍丰度。
• 检验铍主要由银河系宇宙射线散裂产生，还是可能存在原初大爆炸核合成成分的假设。
• 评估金属丰度低于[Fe/H] = −3.0时铍丰度趋势的行为，此前该区域数据稀疏。
• 测量CD −24°17504中的锂含量，以评估其是否与Spite平台一致，并检验是否存在金属丰度依赖的锂耗竭现象。

提出的方法

• 在甚大望远镜古安尼望远镜的调试阶段，利用UVES光谱仪获取了高信噪比（S/N）的高分辨率光谱。
• 采用B346波段（3130 Å区域）以靶向观测位于3130.4 Å和3131.1 Å的Be ii共振双线。
• 通过光谱合成与等效宽度（EW）测量方法推导出铍丰度。
• 将多次曝光数据叠加，以提高信噪比，尤其针对CD −24°17504中6708 Å处的Li i线。
• 使用带有α元素增强且无对流超射的ATLAS9模型大气，基于测量的等效宽度计算锂丰度。
• 根据Carlsson等人（1994）的结果对锂丰度应用非局部热动平衡（NLTE）修正，以确保与Spite平台的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在[Fe/H] < −3.0的金属丰度下，铍丰度是否继续降低，还是如某些大爆炸核合成模型所预测的那样趋于平坦？
• RQ2 观测到的[Be/H]与[Fe/H]关系是否可仅由银河系宇宙射线散裂解释，还是需要额外的来源？
• RQ3 CD −24°17504中的锂丰度是否与Spite平台一致，还是显示出金属丰度依赖的耗竭迹象？
• RQ4 UVES在近紫外波段的性能与此前的Keck/HIRES相比如何，尤其在极低金属丰度恒星的铍测量方面？

主要发现

• 在LP 815–43中成功实现了铍的可靠检测，[Be/H] = −13.09，置信度达99.7%。
• 为CD −24°17504得出了[Be/H] ≤ −13.39的上限值，表明在更低金属丰度下铍丰度更低。
• 铍丰度随金属丰度降低而持续下降，在[Fe/H] ≈ −3.3的范围内未见平坦化趋势。
• CD −24°17504中的锂丰度测量值为A(Li) = 2.20，与Spite平台的2.238 ± 0.012值高度一致。
• 测得的Li等效宽度（20.57 ± 0.58 mÅ）高于Ryan等人（1999）的先前估计，提示锂耗竭斜率可能存在修正。
• UVES在3130 Å波段的效率比Keck/HIRES高出3–4倍，显著提升了未来对极低金属丰度恒星中铍元素测量的可行性。