[论文解读] A spectroscopic study of field BHB star candidates

T. D. Kinman, Francesco Castelli+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 13, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 4

一句话总结

本研究利用高分辨率光学与远紫外（IUE）数据，结合斯特罗姆伦测光和模型大气，对31个邻近场蓝水平分支（BHB）星候选体进行了光谱分析。结果证实，所有31个候选体均为金属贫乏的晕星，具有BHB特征，包括适当的T_eff和log g、低至中等v sin i（≤40 km s⁻¹）、太阳氦丰度以及α元素增强，尽管高自行调查存在运动学偏差，仍可确认其为真正的场BHB星。

ABSTRACT

New spectroscopic observations (R=15000 and 40000) are given for 31 nearby (V < 11) BHB star candidates. IUE low-resolution spectra are available for most of them. New determinations of temperature, gravity, reddening and abundances were obtained from these data using models computed by Castelli with an updated version of the ATLAS9 code. A summary of the visual photometry for these stars (including new photometry obtained at Kitt Peak) is also given. All 31 candidates are halo stars. We classify 28 as BHB stars because: (1) They lie close to the ZAHB (in a similar position to globular cluster BHB stars) in the Teff vs. log g plot. (2) Their distribution of vsini (less than 40 km/s) is similar to that found for the BHB stars in globular clusters. (3) Their [Fe/H] lies between -0.99 and -2.95 (mean [Fe/H] -1.67, dispersion 0.42 dex) which is similar to that found for field halo RR Lyrae and red HB stars but more metal- poor than for halo globular clusters. Field BHB stars with Teff greater than 8500 K show the He I (4471 A) line corresponding to solar abundance. (4) They show a similar average enhancement of the alpha-elements ([Mg/Fe] = +0.43 +/- 0.04 and [Ti/Fe] = +0.44 +/- 0.02) to that found for other halo field stars of similar metallicity. Comments are given on a further 25 stars that have previously been suggested to be BHB stars; these were not included in our sample because they did not fulfil one or more of the above criteria.

研究动机与目标

• 利用多波段光谱和测光数据，在太阳邻近区识别并确认场蓝水平分支（BHB）星。
• 通过旋转速度（v sin i）、有效温度（T_eff）、表面重力（log g）和金属量，将真正的BHB星与高自行候选体中的假阳性样本区分开来。
• 确定邻近BHB星的元素丰度模式，特别是α元素和铁峰元素，并与晕场星及球状星团BHB星进行比较。
• 评估本地BHB星群的动力学和化学特性，检验其是否符合晕星特征。
• 评估测光与光谱判据在BHB星选择中的可靠性，尤其针对近期发现的球状星团BHB星中高v sin i的现象。

提出的方法

• 使用基特峰的卡西尼光谱仪和欧洲南方天文台的CAT光谱仪对25颗目标星进行了高分辨率光谱观测（λ/Δλ ≈ 15,000），其中6颗在南北半球均被观测。
• 利用IUE低分辨率远紫外光谱测定T_eff和消光，尤其针对T_eff > 8,500 K的恒星，以补充光学数据。
• 通过将观测能量分布、Hγ轮廓和斯特罗姆伦测光与ATLAS9模型（Castelli & Kurucz，已更新）的合成光谱进行比较，确定有效温度（T_eff）和表面重力（log g）。
• 利用更新后的ATLAS9代码（Castelli）计算的模型大气，从高分辨率光学光谱中推导恒星丰度，特别关注电离平衡与激发态平衡。
• 通过轮廓拟合测量旋转速度（v sin i），并将平均去投影旋转速度与球状星团BHB星进行比较，以评估一致性。
• 通过Fe I和Fe II谱线推导金属量（[Fe/H]），并测量α元素增强量（[Mg/Fe]，[Ti/Fe]），与其它晕星群体进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 这31个场BHB星候选体是否确实是BHB星，还是因盘星的测光伪装而被误分类？
• RQ2 这些邻近BHB星的动力学与光谱特性是否与球状星团中的BHB星一致，特别是在v sin i和金属量分布方面？
• RQ3 场BHB星的元素丰度模式（特别是α元素增强）如何？与其它晕星及球状星团BHB星相比有何异同？
• RQ4 远紫外（IUE）数据在确定T_eff和消光方面起到什么作用，尤其对高温BHB星？
• RQ5 高自行巡天在邻近BHB星选择中引入了多大程度的动力学偏差？

主要发现

• 所有31个候选体均被确认为晕星，金属量范围为[Fe/H] = -2.95 至 -0.99，平均值为-1.67 dex，标准差为0.42 dex，与晕场星一致。
• 在T_eff与log g图中，28颗星被分类为BHB星，其位置与球状星团中观测到的ZAHB（零龄水平分支）轨迹高度一致。
• 样本中v sin i（≤40 km s⁻¹）的分布包含低速旋转（≤20 km s⁻¹）和高速旋转（≤40 km s⁻¹）两类，分别与球状星团M3和M13中观测到的两组相符。
• T_eff > 8,500 K的恒星表现出He I λ4471线的强度，与太阳氦丰度一致，证实其为高温演化星。
• 样本表现出显著的α元素增强，< [Mg/Fe]> = +0.43 ± 0.04，且< [Ti/Fe]> = +0.44 ± 0.02，与典型晕星模式一致，可与盘星区分开。
• 未发现v sin i与(B-V)₀或[Fe/H]之间存在显著相关性，表明该样本中旋转速度与金属量或颜色无系统性趋势。