[论文解读] Na-O Anticorrelation And HB I. The Na-O anticorrelation in NGC 2808

E. Carretta, A. Bragaglia+4 more|ArXiv.org|Nov 30, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 40被引用 144

一句话总结

本研究利用高分辨率FLAMES/GIRAFFE光谱对NGC 2808中的120颗红巨星进行观测，揭示了Na-O反相关现象，识别出三个不同的星族：O正常、O贫乏和超O贫乏恒星。关键发现是，尽管NGC 2808含有显著比例的O丰富恒星（与O贫乏主导的M 13不同），但[O/Na]沿反相关的分布极为相似，支持了通过中等质量AGB恒星的污染形成第二代恒星的星族演化情景。

ABSTRACT

We derived atmospheric parameters and elemental abundances of Fe, O and Na for about 120 red giant stars in the Galactic globular cluster NGC 2808. Our results are based on the analysis of medium-high resolution (R=22000-24000) GIRAFFE spectra acquired with the FLAMES spectrograph at VLT-UT2 as a part of a project aimed at studying the Na-O anticorrelation as a function of physical parameters in globular clusters. We present here the anticorrelation of Na and O abundances in NGC 2808, and we discuss the distribution function of stars along this relation. Besides a bulk of O-normal stars, with composition typical of field halo stars, NGC 2808 seems to host two other groups of O-poor and super O-poor stars. In this regard, NGC 2808 is similar to M 13, the template cluster for the Na-O anticorrelation. However, at variance with M 13, most stars in NGC 2808 are O-rich. This might be related to the horizontal branch morphologies which are very different in these two clusters. The average metallicity we found for NGC 2808 is [Fe/H]=-1.10 (rms=0.065 dex, from 123 stars). We also found some evidence of a small intrinsic spread in metallicity, but more definitive conclusions are hampered by the presence of a small differential reddening.

研究动机与目标

• 研究NGC 2808中的Na-O反相关现象，作为球状星团中第二代恒星形成的标志。
• 确定恒星沿Na-O反相关的分布函数，并与M 13等其他星团进行比较。
• 评估Na-O反相关、氦元素富集与NGC 2808中延伸的蓝水平分支（BHB）形态之间的关联。
• 分析NGC 2808的金属量分布及其内在弥散，考虑差异性消光的影响。
• 检验观测到的元素丰度模式是否与中等质量AGB恒星通过热底燃烧过程造成的污染一致。

提出的方法

• 利用欧洲南方天文台VLT-UT2望远镜上的FLAMES光谱仪，获取NGC 2808中120颗红巨星的中高分辨率（R ≈ 22,000–24,000）GIRAFFE光谱。
• 通过6300 Å处的[O I]禁线以及5682–5688 Å和6154–6160 Å处的Na I双线测量Na和O的丰度。
• 通过铁峰元素的谱线合成与逐线分析，确定大气参数（Teff, log g, [Fe/H]）。
• 构建[O/Na]分布函数以描绘Na-O反相关，并识别出不同的星族。
• 采用Kolmogorov-Smirnov检验比较NGC 2808与M 13（典型模板星团）的[O/Na]分布。
• 采用Gratton等人（1999）的非局部热动平衡（non-LTE）修正方案，对丰度进行非-LTE效应修正，确保与先前M 13数据的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC 2808是否表现出与典型模板星团M 13相似的Na-O反相关现象？
• RQ2 NGC 2808中O正常、O贫乏和超O贫乏恒星的相对丰度如何？与M 13相比有何差异？
• RQ3 NGC 2808中恒星沿Na-O反相关的分布是否与双峰水平分支形态相关？
• RQ4 NGC 2808中不同星族是否存在金属量内在弥散或氦元素富集的证据？
• RQ5 NGC 2808中观测到的丰度模式是否可由经历热底燃烧的中等质量AGB恒星造成的污染来解释？

主要发现

• NGC 2808在Na-O反相关方向上存在三组截然不同的恒星：O正常（典型场星族晕恒星）、O贫乏和超O贫乏恒星。
• 与M 13（以O贫乏恒星为主）不同，NGC 2808中大多数恒星为O正常，表明尽管反相关形状相似，其星族分布却存在显著差异。
• NGC 2808的[O/Na]分布函数在3%显著性水平下与M 13无统计学差异（Kolmogorov-Smirnov检验），表明其核合成过程相似。
• 基于123颗恒星，NGC 2808的平均金属量为[Fe/H] = −1.10 ± 0.065 dex，存在金属量内在弥散的初步证据。
• 观测到的丰度模式与中等质量AGB恒星喷出富含氦、O贫乏物质的理论模型一致，支持通过污染形成第二代恒星的星族演化情景。
• NGC 2808中存在O正常恒星但无相应RHB恒星（与M 13不同），表明水平分支形态可能不完全由初始组成决定，需进一步建模验证。