[论文解读] A Chemical Abundance Study of three RHB and two RGB stars in NGC6637 (M69)

Jae-Woo Lee, Lopez-Morales, Mercedes|arXiv (Cornell University)|Apr 12, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 4

一句话总结

本研究对银河系晕中金属丰度较高的球状星团NGC 6637（M69）中的五颗恒星——三颗红水平分支（RHB）星和两颗红巨星分支（RGB）星——进行了高分辨率光谱分析，测得[Fe/H] = −0.77 ± 0.02 dex。研究发现RHB星存在Na-O反相关关系，挑战了深层混合模型，并暗示原始丰度差异的存在；同时表明NGC 6637的[Si/Ti]比值与晕族球状星团一致，提示金属丰度较高的球状星团在银河系银晕中具有不同的形成环境。

ABSTRACT

We present a detailed chemical abundance study of three red horizontal branch and two red giant branch stars in the metal-rich globular cluster NGC 6637 (M69). The value of [Fe/H] derived from LTE calculations is $-$0.77 $\pm$ 0.02 dex. We also discuss the anticorrelation between oxygen and sodium abundances in the program stars and compare the [Si/Ti] ratio of NGC 6637 with those of other globular clusters.

研究动机与目标

• 研究位于银河系银晕附近的金属丰度较高的球状星团NGC 6637（M69）中金属丰度较高的恒星的化学成分。
• 确定在演化恒星中观测到的Na-O反相关关系是否也存在于RHB星中，从而对深层混合模型提出挑战。
• 检查NGC 6637的[Si/Ti]比值，并与其他球状星团进行比较，以推断形成环境的差异。
• 评估超新星富集作用和银河系径向梯度在塑造金属丰度较高球状星团元素丰度中的作用。

提出的方法

• 利用CTIO 4米望远镜和麦哲伦·克莱望远镜搭载的MIKE光谱仪获取高分辨率阶梯光谱。
• 使用IRAF软件包对光谱进行处理，包括偏置校正、平场校正、杂散光扣除以及带有波长解算的1D提取。
• 通过光度测量和光谱分析确定恒星参数（Teff, log g, vturb），并利用Fe I和Fe II谱线测定微湍流速度和金属丰度。
• 通过等效宽度分析和拟合生长曲线技术测量16种元素的丰度，应用振子强度和自宽化校正。
• 在RHB星中评估[Na/Fe]与[O/Fe]的反相关关系，以检验其起源于原始丰度还是主序后混合过程。
• 将NGC 6637的[Si/Ti]比值与10个球状星团的Galactocentric距离关系进行比较，以识别径向趋势。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC 6637的RGB星中观测到的Na-O反相关关系是否也存在于其RHB星中？这对化学演化模型有何含义？
• RQ2 NGC 6637的[Si/Ti]比值与其他球状星团相比如何？是否遵循老晕族球状星团中观测到的径向趋势？
• RQ3 基于[Si/Ti]比值，银河系银晕中的金属丰度较高的球状星团是否存在不同的化学子群？
• RQ4 [Si/Ti]趋势能否由超新星产物的径向变化或金属保留效率的变化来解释？

主要发现

• NGC 6637的平均金属丰度为[Fe/H] = −0.77 ± 0.02 dex，与先前估计一致，但本研究通过高分辨率LTE分析获得。
• 在RHB星中观测到清晰的Na-O反相关关系，表明丰度差异在水平分支阶段之前即已存在。
• NGC 6637的[Si/Ti]比值与老晕族球状星团一样，随银心距离增加而呈下降趋势，随机性概率仅为0.09%。
• NGC 6637和NGC 6528遵循晕族球状星团的[Si/Ti]趋势，而NGC 6553和宝拉玛6则表现出Ti的增强，与银晕K型巨星相似。
• RHB星中存在丰度反相关关系，排除了深层混合是这些模式的唯一成因，支持原始富集作用的存在。
• 数据表明金属丰度较高的球状星团存在两种不同的形成环境：一种类似于晕族星团，另一种则具有类似银晕的[Si/Ti]比值。