[论文解读] Na-O Anticorrelation And HB. III. The abundances of NGC 6441 from FLAMES-UVES spectra

R. Gratton, S. Lucatello+5 more|ArXiv.org|Mar 31, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 30被引用 43

一句话总结

本研究利用FLAMES-UVES数据，首次对银河系核球金属丰度较高的球状星团NGC 6441中的红巨星分支恒星进行了高分辨率光谱分析。结果确认了[Fe/H] = −0.39 ± 0.04 ± 0.05 dex的金属丰度，揭示了强烈的Na-O反相关性，表现为Na和Al的增强以及O和Mg的贫化，并提示其核合成过程可能与场星存在差异，尽管样本中金属丰度弥散极小。

ABSTRACT

The aim of the present work is to determine accurate metallicities for a group of red giant branch stars in the field of the bulge Globular Cluster NGC 6441. This is the third paper of a series resulting from a large project aimed at determining the extent of the Na-O anticorrelation among Globular Cluster stars and exploring its relationship with HB morphology. We present an LTE abundance analysis of these objects, based on data gathered with the FLAMES fiber facility and the UVES spectrograph at VLT2. Five of the thirteen stars observed are members of the cluster. The average Fe abundance for these five stars is [Fe/H]=$-0.39\pm 0.04\pm 0.05$~dex, where the first error bar includes the uncertainties related to star-to-star random errors, and the second one the systematic effects related to the various assumptions made in the analysis.The overall abundance pattern is quite typical of Globular Clusters, with an excess of the $α-$elements and of Eu. There is evidence that the stars of NGC 6441 are enriched in Na and Al, while they have been depleted of O and Mg, due to H-burning at high temperatures, in analogy with extensive observations for other Globular Clusters: in particular, one star is clearly Na and Al-rich and O and Mg-poor. We obtained also quite high V abundances, but it is possible that this is an artifact of the analysis, since similar large V abundances are derived also for the field stars. These last are all more metal-rich than NGC 6441 and probably belong to the bulge population.

研究动机与目标

• 确定NGC 6441中红巨星分支恒星的精确金属丰度，该星团为金属丰度较高的核球球状星团，且具有延伸的水平分支。
• 研究NGC 6441中Na-O反相关性的程度，并探讨其与星团特殊水平分支形态之间的潜在关联。
• 将NGC 6441恒星的丰度模式与场星及其他球状星团进行比较，以探究化学演化的差异。
• 评估NGC 6441中观测到的丰度异常是否与由处理过的物质形成的第二代恒星群体一致。

提出的方法

• 利用帕拉纳天文台VLT-UT2上的FLAMES光纤装置和UVES光谱仪获取高分辨率光谱。
• 在局部热动平衡（LTE）条件下进行光谱分析，从观测的UVES光谱中推导元素丰度。
• 利用径向速度和化学成分识别观测恒星中的星团成员。
• 将丰度比与场星及其他球状星团进行比较，以评估化学差异。
• 通过考虑光谱合成和模型大气参数中的假设，评估系统性不确定度。
• 分析聚焦于Fe、α元素、Na、O、Mg、Al、Ba和Eu等关键元素，以追踪核合成过程。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC 6441的铁丰度精确值是多少？与基于低分辨率数据的先前估计相比如何？
• RQ2 NGC 6441中的Na-O反相关性在多大程度上与其它球状星团相似？其是否与星团的延伸水平分支形态相关？
• RQ3 NGC 6441恒星的丰度模式与银河系核球中金属丰度较高的场星相比是否存在可测量的差异？
• RQ4 NGC 6441中观测到的丰度模式是否暗示了不同的核合成历史，例如来自大质量超新星的贡献增强？
• RQ5 NGC 6441的红巨星分支恒星中是否存在金属丰度弥散，表明存在多个恒星世代？

主要发现

• 五个确认的NGC 6441成员的平均铁丰度为[Fe/H] = −0.39 ± 0.04 ± 0.05 dex，与先前估计一致，但基于高分辨率数据的精度更高。
• 该星团表现出强烈的Na-O反相关性，表现为Na和Al的增强以及O和Mg的贫化，表明第二代恒星在高温下经历了氢燃烧。
• 一颗恒星被明确识别为Na和Al富集、O和Mg贫化，支持NGC 6441中存在多个恒星族群。
• NGC 6441的[Eu/Fe]丰度比比典型金属丰度较高的核球场星高出约0.2 dex，表明来自大质量超新星的贡献更大。
• [Ba/Fe]比值与场星相似，但[Eu/Ba]比值更高，进一步表明核合成贡献存在差异。
• 在五个星团成员中未观测到显著的金属丰度弥散，尽管样本量较小，但不能完全排除存在更大弥散的可能性。