[論文レビュー] Na-O Anticorrelation and HB. VI. The chemical composition of the peculiar bulge globular cluster NGC 6388

E. Carretta, A. Bragaglia+8 more|CERN Bulletin|Jan 8, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 53被引用数 53

ひとこと要約

本研究は、特異な bulge 球状星団 NGC 6388 の赤色特巨星における最初の高分解能分光的分析を提示し、固有の金属量拡散が認められない均一な金属量 ([Fe/H] = −0.44 ± 0.01 ± 0.03 dex) を明らかにした。一方で、強い Na-O および Al-Mg の反相関、α要素および Eu の過剰が観測された。これらの結果は、複数の星族が関与する複雑な化学的増幅歴を支持しており、陽子捕獲元素は中質量 AGB 星で生成された可能性が高く、重元素はコアコラプス超新星の噴出物の効率的保持を示唆している。

ABSTRACT

We present the LTE abundance analysis of high resolution spectra for red giant stars in the peculiar bulge globular cluster NGC 6388. Spectra of seven members were taken using the UVES spectrograph at the ESO VLT2 and the multiobject FLAMES facility. We exclude any intrinsic metallicity spread in this cluster: on average, [Fe/H]=-0.44+/-0.01+/-0.03 dex on the scale of the present series of papers, where the first error bar refers to individual star-to-star errors and the second is systematic, relative to the cluster. Elements involved in H-burning at high temperatures show large spreads, exceeding the estimated errors in the analysis. In particular, the pairs Na and O, Al and Mg are anticorrelated and Na and Al are correlated among the giants in NGC 6388, the typical pattern observed in all galactic globular clusters studied so far. Stars in NGC 6388 shows an excess of alpha-process elements, similar to the one found in the twin bulge cluster NGC 6441. Mn is found underabundant in NGC 6388, in agreement with the average abundance ratio shown by clusters of any metallicity. Abundances of neutron-capture elements are homogeneously distributed within NGC 6388; the [Eu/Fe] ratio stands above the value found in field stars of similar metallicity.

研究の動機と目的

• 特異な bulge 球状星団 NGC 6388 の赤色特巨星の詳細な化学組成を特定すること。
• 陽子捕獲元素、α 要素、鉄族元素、中性子捕獲元素における固有の金属量拡散および異常な元素比の有無を調査すること。
• 金属過剰で bulge に位置する、青水平枝が延長されたこの星団における観測された元素比パターンの核融合生成機構を明確にすること。
• NGC 6388 の化学的パターンをフィールド星および他の球状星団（特に NGC 6441）と比較し、増幅機構を理解すること。

提案手法

• ESO VLT を用いて、NGC 6388 の7個の赤色特巨星に対して高分解能 UVES/FLAMES 分光法を取得した。
• スペクトルの LTE 要素分析を実施し、O、Na、Al、Mg、α 要素（Si、Ca、Ti）、鉄族元素（Sc、V、Cr、Mn、Co、Ni）、中性子捕獲元素（Y、Zr、Ba、La、Ce、Eu）の元素比を導出した。
• 太陽基準値として Gratton et al. (2003a) の値を用い、既存の文献値に対して補正を加えた。
• 個々の星間の誤差およびクラスタ平均に対する系統的不確実性を考慮した。
• 増幅効率および核融合寄与の評価のため、フィールド星および他の球状星団とデータを比較した。
• 特に中質量 AGB 星および大質量星の化学的増幅における役割を含めた星の進化モデルの文脈で、化学的パターンを解釈した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 6388 は固有の金属量拡散を示すか、それともその赤色特巨星間で平均金属量が均一であるか？
• RQ2 NGC 6388 で観測された Na-O および Al-Mg の反相関の起源は何か。他の球状星団と比較するとどうなるか？
• RQ3 NGC 6388 の α 要素および [Eu/Fe] 比の過剰は、コアコラプス超新星の噴出物の効率的保持を示唆しているか？
• RQ4 なぜ NGC 6388 と NGC 6441 は高い金属量にもかかわらず傾いた青水平枝を示すのか。これは化学組成とどのように関係するか？
• RQ5 NGC 6388 の元素比パターンは、自己増幅シナリオと大質量星または AGB 星からの外部増幅のどちらにより支持されるか？

主な発見

• 分析対象の7個の赤色特巨星における NGC 6388 の平均金属量は [Fe/H] = −0.44 ± 0.01 ± 0.03 dex であり、固有の金属量拡散の兆候は認められなかった。
• 強い Na-O および Al-Mg の反相関が観測され、ヘリウム燃焼領域における異なる陽子捕獲処理を経験した複数の星族の存在が確認された。
• 同金属量のフィールド星と比較して、α 要素の過剰が認められ、コアコラプス超新星の噴出物の強化された保持を示唆している。
• 中性子捕獲元素（Y、Zr、Ba、La、Ce、Eu）はクラスタ内で均一に分布しており、[Eu/Fe] = +0.29 ± 0.08 dex であり、同金属量のフィールド星と比較して顕著に高い。
• 高い [Eu/Y] 比は、r-過程が支配的であり、s-過程の影響が最小限であることを示唆し、r-過程富集噴出物の効率的保持を支持する。
• 化学的パターンは、陽子捕獲元素の異常は中質量 AGB 星（4–8 M☉）で生成された可能性が高く、α 要素および r-過程元素は主に大質量星で生成され、効率的に保持されたことを示唆している。