基于低分辨率lamost恒星光谱估算α元素丰度-(5655)

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1、万方数据1引言1．1研究口元素丰度的意义银河系的结构包含一个棒状核球【卜2】，一个双盘恒星系引31，和双恒星晕(内晕和外晕)【4】o银河系的这些结构是如何形成和演化的，一直是天体物理研究的一个基本问题。大样本恒星的丰度与运动学信息相结合对于研究银河系不同星族成分并且理解它们的起源是一个很好的探针。然而由于恒星与恒星、气体云或者旋臂之间的相互作用，恒星的运动学性质会随着时间的推移而改变。相反，由于主序恒星的大气仍保留着其形成时星际气体的化学组成和元素丰度，反映了某一演化阶段的银河系的化学成分。因此，处于不同年龄或不同金属丰度的大样本恒星的元素丰度可以作为一个最直接的观测探针来追踪银河系化

2、学演化的历史。在这方面，主要产生于II型超新星爆炸(SNeTI)的a元素(如Mg，si，ca，Ti等)与主要来自于Ia型超新星爆炸(SNeIa)的铁元素的相对丰度[a／Fe】有着特殊的作用和重要意义。一方面，由于SNela和SNeII的演化时标不同，前者为107～1010年而后者仅为106～107年15矧，因此，恒星的[a／Fel丰度可作为“时钟”追踪恒星的形成和演化；另一方面，观测表明不同星族的恒星具有不同的[ot／Fe】丰度，如厚盘和晕族恒星的fot／Fel明显高于薄盘恒星17矧，即时晕族恒星也存在所谓“贫岱”(口．poor)和‘‘富口”(Or．dch)成分【9‘10】，因此，[a

3、／Fe]通常被用作区分不同星族成分的重要判据之一。因此，大样本恒星的[ot／Fe】丰度分布对研究银河系的结构和化学演化具有重要的意义。1．2口元素丰度的研究现状镁、硅、钙、钛这一类的口元素的丰度是从大量的晚形F、G型恒星的光学光谱的弱原子线中得到的。为了得到更精确的元素丰度比，通常要求高分辨率(R=五／A2>30000)和信噪比的光谱(S／N>100)Jill。对于这样的光谱，可以定义一个可靠的连续谱来测量谱线的等值宽度，这些谱线的等值宽度对于丰度的变化具有较高的灵敏度。在过去的几十年中，许多大型和中型望远镜安装了高效的阶梯光栅光谱仪，已经获得了一批F，G，和K型恒星的高质量光学(37

4、0<五<900nm)光谱。铁元素是被测量，最频繁的元素，口元素的测量仅次于铁元素[12l。值得注意的是，目前在银河系中用来区分不同星族成分的[ct／l："e】的分布大多是依据高分辨率和高信噪比的光谱中得到的。万方数据主要发现和结论有：(1)对于贫金属的晕族恒星(【Fe／H】<一1．0)，明显要比太阳的口元素丰度比高出o．4dex[13～41；(2)对于晕族恒星，由【alFe】可以明确的分成两个晕族成分，一个是“富口”它的[alFe】的值约为+0．4，另一个是“贫口”，它的陋／凡】的值约为+O．20，而在[Fe／H]的范围是一1．6至一1．4时，这两个晕趋于合并，区分很不明显[IS-18

5、】。(3)银盘包括两个不同化学成分和年龄信息的星族成分，一个是年老的口元素丰度高的星族，和一个年轻的口元素丰度低的星族。这两个星族通常被称为厚盘和薄盘。在[Fe／H】的范围是一O．7至+0．1之间时，厚盘和薄盘有一个重叠的部分，厚盘恒星的口元素丰度比率较高，大约在+O．3至+o．4之间，而此时薄盘星的甜元素丰度大约为0．0至+0．1之间【19。冽：(4)薄盘和厚盘之间的[a／Fe]随[Fe／H】的变化趋势是截然不同的，在[Fe／H】的范围约为一1至一0．4时，厚盘星展现出一个高而平的趋势，当[FelH】大于一o．4时，【oclFe】的值开始下降，并逐渐趋近于太阳的丰度，然而薄盘星在开始

6、的时候元素丰度较低，当【FelH】的值由一0．6增力nN+o．4时，它展现出一个较慢下降的趋势【26】。上述研究结果表明，银河系似乎存在[ctlFe】化学性质不同的两个星族成分。然而，需要注意的是，所有这些发现几乎都局限于太阳附近的高分辨率和高信噪比光谱研究。由于望远镜和仪器的限制，通常需要的曝光时间比较长，只能观测比较亮的恒星，导致恒星样本数目较少。到目前为止，Bensby等人【26】在2014年观测得到了714颗F、G型矮星和亚巨星，这已经是一个相对较大的样本。此外，尽管在单个观测中可以用[a／Fe]区分薄盘与厚盘，但是，2014年Hinkel等人【11】从84篇文献中收集了距离太

7、阳150pc之内的3085颗恒星，统计结果显示，由运动学依据划分的两个星族成分(薄盘和厚盘)，它们的【a／Fe】是混合的，并没有之前所说的两个星族成分之间的[a／Fe】有一个明显的区分，这样的统计结果意味着单靠高分辨率观测可能具有严重的样本选择效应。最后，在薄盘与厚盘之间是否存在截然不同的[a／Fe】仍然有争议。1．3LAMOST光谱巡天项目因此获得一个大量的无选择效应的恒星样本来研究恒星的形成历史和银河系的化学演化显得尤为重要。随着天文技术和