[论文解读] Integrated Spectroscopy of Bulge Globular Clusters and Fields I. The Data Base and Comparison of Individual Lick Indices in Clusters and Bulge

Thomas H. Puzia, R. P. Saglia+5 more|ArXiv.org|Sep 12, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 70被引用 73

一句话总结

本研究首次对金属丰度较高的银河系核球球状星团中的Lick指数进行了全面测量，建立了从−2.29至−0.17 dex [Fe/H]范围内金属丰度敏感指数（如Mg2、[MgFe]）与[Fe/H]的实证校准。主要发现表明，尽管大多数指数（如Mgb/⟨Fe⟩、Ca4227/⟨Fe⟩）在星团与核球之间相似，但星团中CN/⟨Fe⟩比值显著增强，暗示星团特异性的污染过程来自AGB恒星。

ABSTRACT

We present a comprehensive spectroscopic study of the integrated light of metal-rich Galactic globular clusters and the stellar population in the Galactic bulge. We measure line indices which are defined by the Lick standard system and compare index strengths of the clusters and Galactic bulge. Both metal-rich globular clusters and the bulge are similar in most of the indices, except for the CN index. We find a significant enhancement in the CN/ index ratio in metal-rich globular clusters compared with the Galactic bulge. The mean iron index of the two metal-rich globular clusters NGC 6528 and NGC 6553 is comparable with the mean iron index of the bulge. Index ratios such as Mgb/, Mg2/, Ca4227/, and TiO/, are comparable in both stellar population indicating similar enhancements in individual elements which are traced by the indices. From the globular cluster data we fully empirically calibrate several metallicity-sensitive indices as a function of [Fe/H] and find tightest correlations for the Mg2 index and the composite [MgFe] index. We find that all indices show a similar behavior with galactocentric radius, except for the Balmer series, which show a large scatter at all radii. However, the scatter is entirely consistent with the cluster-to-cluster variations in the horizontal branch morphology.

研究动机与目标

• 首次测量并比较金属丰度较高的球状星团与银河系核球的Lick指数。
• 在宽广的金属丰度范围内，为古老恒星群体建立Lick指数与[Fe/H]的实证校准。
• 研究金属丰度较高的星团与核球在综合光上的差异，特别是α元素和CN指数方面的差异。
• 评估星团特异性过程（如AGB污染）在塑造指数变化中的作用。
• 为测试星族合成模型以及估算未分辨系统中的年龄和元素丰度，提供基准数据集。

提出的方法

• 利用Lick标准系统获取金属丰度较高的球状星团（NGC 5927、6528、6553）和核球场的综合光谱。
• 从信噪比高的光谱中测量15个Lick谱线指数，包括Fe、Mg、Ca、TiO和CN指数。
• 利用独立测量金属丰度的星团数据，对金属丰度敏感指数（如Mg2、[MgFe]）与[Fe/H]进行校准。
• 比较星团与核球之间的指数比值（如Mgb/⟨Fe⟩、Ca4227/⟨Fe⟩），以评估α元素增强的程度。
• 分析指数的径向趋势，特别是Hβ，以关联其离散度与水平分支形态。
• 使用Spearman等级相关法量化指数-金属丰度关系，并评估指标的可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 金属丰度较高的球状星团的Lick指数与银河系核球场相比如何？
• RQ2 在指数比值的追踪下，金属丰度较高的星团与核球在α元素增强方面在多大程度上具有相似性？
• RQ3 为何星团中的CN/⟨Fe⟩指数比值显著高于核球？
• RQ4 在从金属贫乏到近太阳金属丰度的古老恒星群体中，Lick指数与[Fe/H]的校准效果如何？
• RQ5 在星团中，Hβ指数随银心距离变化的观测离散度由何原因造成？

主要发现

• Mg2和[MgFe]指数与[Fe/H]的相关性最强，均方根离散度为0.15 dex，使其成为本样本中最可靠的金属丰度指示器。
• NGC 6528和NGC 6553的平均⟨Fe⟩指数与银河系核球无显著差异，表明其整体[Fe/H]相似。
• Mgb/⟨Fe⟩、Mg2/⟨Fe⟩、Ca4227/⟨Fe⟩和TiO/⟨Fe⟩等指数比值在星团与核球之间一致，表明α元素增强程度相似。
• CN/⟨Fe⟩指数比值在金属丰度较高的星团中显著高于核球，暗示存在星团特异性的元素增丰过程。
• Hβ指数随银心距离表现出较大离散度，这完全可由星团内部水平分支形态的差异来解释。
• 除巴尔默线外，所有指数均随银心距离单调减小，并在约10 kpc以外趋于稳定，表明恒星群体性质存在径向梯度。