[论文解读] The Ital-FLAMES survey of the Sagittarius dwarf Spheroidal galaxy. I. Chemical abundances of bright RGB stars

L. Monaco, M. Bellazzini+6 more|arXiv (Cornell University)|Jun 25, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 46被引用 82

一句话总结

本研究利用甚大望远镜（VLT）上的FLAMES-UVES仪器，对人马座矮球状星系（Sgr dSph）中的15颗明亮红巨星分支恒星进行了高分辨率光谱分析，测量了铁和α-元素（Mg、Ca、Ti）的丰度。研究发现其平均金属量为[Fe/H] = -0.41 ± 0.20，存在延伸至[Fe/H] = -1.52的金属贫乏尾部；在高金属量区域，[$\alpha$/Fe]略低于太阳值，但在低金属量区域与银河系恒星一致，表明其星族形成历史较慢，且化学特征与大麦云（LMC）相似。

ABSTRACT

We present iron and $α$ element (Mg, Ca, Ti) abundances for a sample of 15 Red Giant Branch stars belonging to the main body of the Sagittarius dwarf Spheroidal galaxy. Abundances have been obtained from spectra collected using the high resolution spectrograph FLAMES-UVES mounted at the VLT. Stars of our sample have a mean metallicity of [Fe/H]=-0.41$\pm$0.20 with a metal poor tail extending to [Fe/H]=-1.52. The $α$ element abundance ratios are slightly subsolar for metallicities higher than [Fe/H]\gtsima-1, suggesting a slow star formation rate. The [$α$/Fe] of stars having [Fe/H]$

研究动机与目标

• 利用高分辨率光谱学测定人马座矮球状星系（Sgr dSph）中明亮红巨星分支恒星的化学成分。
• 通过元素丰度分布，特别是[$\alpha$/Fe]比值，研究Sgr dSph的恒星形成历史。
• 将Sgr dSph的化学演化与银河系及本星系群矮星系的化学演化进行比较。
• 基于其丰度特征，评估Sgr dSph的初始质量函数（IMF）是否与银河系不同。
• 探讨金属贫乏的Sgr恒星在化学成分上是否与银河系晕星无法区分。

提出的方法

• 利用甚大望远镜（VLT）古伊森8.2米望远镜上的FLAMES-UVES仪器进行高分辨率光谱观测。
• 通过光谱合成与轮廓拟合方法，分析光谱以推导大气参数（Teff, log g, ξ）及元素丰度。
• 对Sgr dSph主体区域的15颗红巨星测量了[Fe/H]、[Mg/Fe]、[Ca/Fe]和[Ti/Fe]丰度比。
• 计算平均[$\alpha$/Fe]为([Mg/Fe] + [Ca/Fe])/2，并与银河系及本星系群矮星系数据进行比较。
• 将本数据与现有样本（B04, S02）结合，以提高丰度趋势的统计显著性。
• 分析中考虑了星际消光（E(V-I) = 0.18），并以太阳丰度作为参考标准。

实验结果

研究问题

• RQ1 人马座矮球状星系（Sgr dSph）主体区域中明亮红巨星分支恒星的平均金属量和金属量弥散度是多少？
• RQ2 Sgr dSph中[$\alpha$/Fe]比值如何随金属量变化？这对其恒星形成历史有何含义？
• RQ3 金属贫乏的Sgr dSph恒星的丰度特征是否在化学上明显区别于银河系晕星或本星系群矮星系？
• RQ4 Sgr dSph中观测到的[$\alpha$/Fe]分布模式是否表明其初始质量函数（IMF）与银河系不同？
• RQ5 能否基于化学成分将Sgr dSph中的金属贫乏恒星与银河系晕星区分开来？

主要发现

• 15颗Sgr dSph红巨星的平均金属量为[Fe/H] = -0.41 ± 0.20，其金属贫乏尾部延伸至[Fe/H] = -1.52。
• 在[Fe/H] > -1时，[$\alpha$/Fe]比值略低于太阳值，表明其恒星形成历史较慢或持续时间较长。
• 在[Fe/H] < -1时，[$\alpha$/Fe]比值与同金属量水平的银河系恒星一致，表明其早期化学演化相似。
• 在低金属量区域，Sgr dSph的[$\alpha$/Fe]比值高于本星系群矮星系，但与银河系趋势一致，表明其化学演化路径与其他LG矮星系不同。
• Sgr dSph的金属量分布与大麦云（LMC）极为相似，主群体位于[Fe/H] ≈ -0.37，次要金属贫乏成分位于[Fe/H] ≈ -1.08。
• Sgr dSph与LMC在丰度特征和金属量分布上的相似性，暗示二者可能存在共同的前身体或共享的演化历史。