[論文レビュー] The subgiant branch of omega Cen seen through high-resolution spectroscopy. II. The most metal-rich population

E. Pancino, A. Mucciarelli+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 7, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 73被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、ωケンタウルスの金属群が豊富な人口（SGB-a）に属する18個の準巨星分光スペクトルを高分解能で分析し、アルミニウムの同位体比が一様に高く（[Al/Fe] = +0.32 ± 0.14 dex）、ヘリウム増強モデル大気の影響がほとんどないことを見出した。これらの結果は、この人口が破壊された矮星族銀河の場所的銀河人口を表している可能性を支持し、リチウムの上限値がさらにヘリウム含有量の増加を示唆している。

ABSTRACT

We analyze spectra of 18 stars belonging to the faintest subgiant branch in omega Centauri (the SGB-a), obtained with GIRAFFE@VLT at a resolution o R~17000 and a S/N ratio between 25 and 50. We measure abundances of Al, Ba, Ca, Fe, Ni, Si, and Ti and we find that these stars have =-0.73 +/- 0.14 dex, similarly to the corresponding red giant branch population (the RGB-a). We also measure =+0.40 +/- 0.16 dex, and =+0.87 +/- 0.23 dex, in general agreement with past studies. It is very interesting to note that we found a uniform Al abundance, =+0.32 +/- 0.14 dex, for all the 18 SGB-a stars analysed here, thus supporting past evidence that the usual (anti-)correlations are not present in this population, and suggesting a non globular cluster-like origin of this particular population. In the dwarf galaxy hypothesis for the formation of omega Cen, this population might be the best candidate for the field population of its putative parent galaxy, although some of its properties appear contradictory. It has also been suggested that the most metal-rich population in omega Cen is significantly enriched in helium. If this is true, the traditional abundance analysis techniques, based on model atmospheres with normal helium content, might lead to errors. We have computed helium enhanced atmospheres for three stars in our sample and verified that the abundance errors due to the use of non-enhanced atmospheres are negligible. Additional, indirect support to the enhanced helium content of the SGB-a population comes from our Li upper limits.

研究の動機と目的

• 高分解能分光法を用いて、ωケンタウルスにおける最も金属群が豊富な準巨星分枝人口（SGB-a）の化学組成を特定すること。
• アルミニウムや他の軽元素における（反）相関の欠如が、この人口が非球状星団起源を示すのを検証すること。
• 標準的ヘリウム含有量（Y ≈ 0.25）を仮定したモデル大気とヘリウム増強モデル大気を比較することで、ヘリウム増強が組成分析に与える影響を評価すること。
• リチウム含有量の評価を、ヘリウム増強の間接的証拠として検討すること。

提案手法

• 18個のSGB-a星に対して、R ≈ 17,000の分解能でVLTのGIRAFFEを用いた高分解能分光測定を実施。S/N比は25～50の範囲であった。
• ATLAS12モデル大気を用いた合成スペクトル適合法により、Fe、Al、Ba、Ca、Ni、Si、Tiの含有量を測定した。
• 3つの星について、ヘリウム含有量Y = 0.35–0.40のヘリウム増強モデル大気を計算し、導出された含有量への影響を検証した。
• スペクトルにおける6708 ÅのLi I線の非検出から、リチウムの上限値を導出した。
• 鉄線のイオン化平衡および励起平衡から、大気温度（Teff）、表面重力（log g）、乱流速度（vt）を決定した。
• 分光合成に必要な原子線データは、NIST、VALD、Kuruczなどのオンラインデータベースを用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ωケンタウルスのSGB-a星は、典型的な球状星団人口と同様に、C、N、O、Na、Alなどの軽元素における（反）相関を示すか？
• RQ2 モデル大気で標準的ヘリウム含有量（Y ≈ 0.25）を仮定した場合、SGB-a人口の含有量分析に顕著な影響を与えるか？
• RQ3 SGB-a星におけるリチウムの上限値は、この人口にヘリウム増強の仮説を支持するか？
• RQ4 SGB-a人口の化学組成は、破壊された矮星族銀河の場所的銀河人口の期待値と整合するか？

主な発見

• SGB-a人口の平均金属量は <[Fe/H]> = –0.73 ± 0.14 dex であり、RGB-a人口と整合的である。
• α要素比 <[α/Fe]> = +0.40 ± 0.16 dex は高い水準にあり、短い星形成 timescale または超新星の核心崩壊による初期重元素増加を示唆している。
• アルミニウム含有量は、18個のSGB-a星すべてにおいて一様に高く、<[Al/Fe]> = +0.32 ± 0.14 dex であり、測定誤差を超えるばらつきは認められなかった。
• 標準的モデル大気とヘリウム増強モデル大気の比較により、ヘリウム増強が含有量決定に与える影響は無視できるほど小さいことが示された。
• Li I 6708 Å線の非検出により、リチウムの上限値が得られ、リチウムの枯渇と整合的であり、ヘリウム含有量の増加を示唆する。
• （反）相関の欠如と金属群が豊富であることから、SGB-a人口は、ωケンタウルスの仮想の母体矮星族銀河の場所的銀河人口として、最も強い候補である。