[论文解读] The chemical composition of the Orion star forming region: I. Homogeneity of O and Si abundances in B-type stars

S. Simón‐Díaz|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 46被引用 51

一句话总结

本研究利用高分辨率光谱和自洽的大气模型（fastwind），重新评估了猎户座OB1星协中13颗B型星的氧和硅丰度。研究发现，先前基于光度测温的估算存在系统性误差，导致误判了丰度的非均匀性；经校正后，氧和硅的丰度表现出高度一致性，与太阳附近金属丰度较高、成分均匀的恒星群体一致，挑战了早期关于猎户座化学非均匀性的说法。

ABSTRACT

Recent accurate abundance analyses of B-type main sequence stars in the solar vicinity has shown that abundances derived from these stellar objects are more homogeneous and metal-rich than previously thought. We investigate whether the inhomogeneity of abundances previously found in B-type stars in the Ori OB1 association is real (hence a signature of enrichment of the newly formed stars in an induced star formation scenario) or a consequence of intrinsic errors induced by the use of photometric indices to establish the stellar parameters prior to the abundance analysis. We obtained a new (improved) spectroscopic data set comprising 13 B-type stars in the various Ori OB1 associations, and performed a detailed, self-consistent spectroscopic abundance analysis by means of the modern stellar atmosphere code FASTWIND. We detect systematic errors in the stellar parameters determined previously which affect the derived abundances. Once these errors are accounted for, we find a high degree of homogeneity in the O and Si abundances for stars in the four Ori OB1 subgroups. The derived abundances are in very good agreement with recent determinations in other B-type stars in the solar vicinity. We also compare our results with those obtained for the Sun during the epoch of the "solar crisis", and the Orion nebula.

研究动机与目标

• 以更高的精度重新评估猎户座OB1星协中早型B星的化学组成。
• 探究先前报道的B型星丰度非均匀性是否真实存在，或仅为参数确定有误所致。
• 检验光度测温估算在早型星丰度分析中的可靠性。
• 将猎户座B型星的O和Si丰度与猎户星云的电离气体丰度及太阳系丰度（‘太阳危机’期间）进行比较。
• 建立一种稳健、自洽的光谱分析方法，用于利用现代恒星大气模型对早型B星进行丰度分析。

提出的方法

• 利用北欧光学望远镜上的FIES仪器获取高分辨率光谱数据。
• 采用非局部热动平衡、线深遮蔽、球对称扩展的恒星大气模型代码fastwind进行自洽建模。
• 开发专用的IDL工具，自动测量高分辨率光谱中金属谱线的等效宽度（EWs）。
• 构建针对早型B型主序星优化的fastwind HHeSiO模型网格。
• 利用多个Si ii-iii-iv谱线交叉验证恒星参数与丰度测定结果。
• 采用统一的模型原子与完全基于光谱诊断推导的大气参数，以最大限度减少系统性误差。

实验结果

研究问题

• RQ1 猎户座OB1星协中B型星的O和Si丰度先前报道的非均匀性是否真实存在，还是参数确定有误所致？
• RQ2 光度测温估算在早型B星丰度分析中引入系统性误差的程度如何？
• RQ3 猎户座B型星的O和Si丰度与太阳附近及‘太阳危机’期间的丰度相比如何？
• RQ4 猎 Orion 星云中恒星丰度与电离气体丰度之间的一致性如何，特别是对O和Si而言？
• RQ5 自洽光谱方法能否解决不同恒星群体之间丰度测定结果的不一致？

主要发现

• 识别并修正了先前使用的光度测温T_eff估算中的系统性误差，该误差曾导致丰度分散的误判。
• 校正后，13颗B型星在猎户座OB1四个子群中的O和Si丰度表现出高度一致性，分散度小于0.1 dex。
• 平均O/H丰度为log(O/H) + 12 = 8.76 dex，与太阳附近B型星的最新测定结果高度一致。
• 平均Si/H丰度为log(Si/H) + 12 = 7.50 dex，与其他金属丰度较高的早型B星一致，与早期关于非均匀性的说法矛盾。
• 猎户座OB1中恒星的O和Si丰度处于‘太阳危机’期间报告的范围内，表明其与太阳金属丰度在不确定度内一致。
• 猎 Orion 星云中恒星与电离气体Si丰度之间的差异约为0.3–1.0 dex，提示可能存在尘埃吸积效应，需进一步研究。