[论文解读] Sc and Mn abundances in disk and metal-rich halo stars

PE Nissen, Yuquan Chen+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 14, 1999

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 6

一句话总结

本研究测定了一百一十九颗F型和G型主序星（涵盖薄盘、厚盘和晕）中钪（Sc）和锰（Mn）的丰度，发现Sc的行为类似于α元素，其[Sc/Fe]随金属丰度升高而降低；而Mn的[ Mn/Fe]则从[Fe/H] = -1.4时的-0.5上升至太阳金属丰度时的零，且在[Fe/H] ≈ -0.7处出现急剧上升，标志厚盘向薄盘的过渡。结果表明，Ia型超新星可能是Mn的主要来源，但也不能排除来自II型超新星的金属丰度依赖性产量。

ABSTRACT

Sc and Mn abundances are determined for 119 F and G main-sequence stars with -1.4 < [Fe/H] < +0.1, representing stars from the thin disk, the thick disk and the halo. The results indicate that Sc behaves like an alpha-element, showing a decreasing [Sc/Fe] with increasing metallicity in disk stars and a dual pattern in the kinematically selected halo stars. In contrast, Mn shows an increase from [Mn/Fe] = -0.5 at [Fe/H] = -1.4 to zero at solar metallicity. There appears to be a discontinuity or sharp increase of [Mn/Fe] at [Fe/H] = -0.7 corresponding to the transition between the thick and the thin disk. It is discussed if supernovae of Type Ia are a major source of Mn in the Galactic disk or if the trend of [Mn/Fe] vs. [Fe/H] can be explained by nucleosynthesis in Type II supernovae with a strong metallicity dependence of the yield.

研究动机与目标

• 测定涵盖不同银河系组分的一批F型和G型主序星中钪（Sc）和锰（Mn）的丰度。
• 研究Sc和Mn相对于铁在不同金属丰度和星族中的行为。
• 评估观测到的[ Mn/Fe]随金属丰度的变化趋势是否可由Ia型或II型超新星核合成解释。
• 通过丰度模式研究厚盘与薄盘恒星之间的运动学差异。
• 评估Ia型超新星在银河系盘中作为Mn主要来源的作用。

提出的方法

• 利用高分辨率光谱学从一百一十九颗F型和G型主序星的大气中推导出Sc和Mn的丰度。
• 恒星选择范围为-1.4 < [Fe/H] < +0.1，覆盖薄盘、厚盘和晕的星族。
• 应用运动学筛选以基于速度弥散度区分晕星与盘星。
• 利用模型大气和谱线分析计算丰度比[ X/Fe]。
• 分析[ Mn/Fe]随金属丰度的变化趋势，以识别不连续性或过渡，特别是在[Fe/H] = -0.7附近。
• 将Ia型和II型超新星核合成的理论模型与观测到的丰度趋势进行比较，以评估一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在盘星和晕星中，[Sc/Fe]比值如何随金属丰度变化，其行为是否符合α元素特征？
• RQ2 在[Fe/H] = -1.4至太阳金属丰度之间，[Mn/Fe]为何出现上升？
• RQ3 在[Fe/H] ≈ -0.7处观测到的[ Mn/Fe]不连续性是否表明厚盘与薄盘星族之间的过渡？
• RQ4 是否可通过具有金属丰度依赖性的II型超新星核合成来解释观测到的[ Mn/Fe]趋势？
• RQ5 是否有证据表明Ia型超新星是银河系盘中Mn的主要来源？

主要发现

• 钪（Sc）的行为类似于α元素，在盘星中表现出随金属丰度升高而[Sc/Fe]降低。
• 晕星在[Sc/Fe]中表现出双重模式，提示其形成历史或核合成贡献存在差异。
• 锰（Mn）在[Fe/H] = -1.4时[ Mn/Fe]为-0.5，至太阳金属丰度时上升至零，显示出明显的上升趋势。
• 在[Fe/H] ≈ -0.7处观测到[ Mn/Fe]的急剧不连续性或上升，与厚盘向薄盘过渡的区域一致。
• 观测到的[ Mn/Fe]趋势与Ia型超新星是银河系盘中Mn主要来源的假设一致。
• 基于现有数据，不能排除II型超新星具有金属丰度依赖性产量的替代解释。