【摘要】：貧金屬星是研究宇宙早期恒星形成和星系化學(xué)演化的重要工具。本文通過三個(gè)不同的工作,探究了如何從海量數(shù)據(jù)中搜尋感興趣的貧金屬星,以及從貧金屬星獨(dú)特的化學(xué)組成探討宇宙早期恒星化學(xué)元素的增豐機(jī)制和演化歷史。 本文的第一部分介紹一個(gè)搜尋由“對不穩(wěn)定性”超新星(Pair-Instability Supernovae, PISNe)爆發(fā)增豐的貧金屬星的工作。理論研究提出,第一代大質(zhì)量的恒星(140～260M⊙)以PISNe爆發(fā)的形式結(jié)束生命,爆發(fā)噴射的化學(xué)物質(zhì)增豐了后幾代恒星形成的環(huán)境,然而目前并沒有任何觀測證據(jù)驗(yàn)證此類超新星爆發(fā)的存在。這類超新星爆發(fā)最重要的特征就是“奇一偶效應(yīng)”和相對于鐵元素的鈣元素明顯增豐,本工作便是利用后者在Sloan Digital Sky Survey (SDSS)的低分辨率光譜中搜尋具有PISNe爆發(fā)化學(xué)遺跡的貧金屬星。SDSS的數(shù)據(jù)處理流程(SSPP)測定金屬豐度的方法中大多數(shù)利用了Ca II H/K線及Ca和Fe豐度的統(tǒng)計(jì)相關(guān)關(guān)系,因此得到的金屬豐度與Ca豐度有一定的相關(guān)性。而我們的工作是將疊加兩根Fe Ⅰ線直接得到的[Fe/H]與SSPP給出的金屬豐度相比較,從而選出Ca可能增豐的貧金屬星。在12,300顆恒星中,最終選出18顆星具有與Fe相比增豐的Ca豐度。接下來的工作,將對這些候選體的較高分辨率光譜(ESO VLT/XSHOOTER)進(jìn)行分析,驗(yàn)證我們測定鐵元素豐度方法的可靠性,并尋找其他PISNe的化學(xué)特征。 第二部分的工作分析了253顆具有-3.5[Fe/H]一1.0的恒星的針豐度。分析使用了在Hamburg/ESO R-process Enhanced Star Survey (HERES)巡天中利用ESO VLT-UT2/UVES觀測的’'snapshot"光譜。最終我們得到17顆星1σ探測精度的針元素豐度,以及另外60顆星的針元素豐度上限。對5顆之前工作中研究過的貧金屬星,我們的分析給出了一致的結(jié)果。這批貧金屬星中的針豐度覆蓋4.0dex的范圍,log(Th/Eu)比率在低金屬豐度時(shí)出現(xiàn)的彌散,支持了之前的研究提出的r過程化學(xué)產(chǎn)出不一致的假說。利用Th元素的衰變特性,我們估算了12顆星的年齡,發(fā)現(xiàn)這些貧金屬星的年齡分布存在彌散,尤其發(fā)現(xiàn)了兩顆相對于Eu元素,Th異常增豐的貧金屬星,這表明與其他中子俘獲元素相比,Th元素與之前研究中提到的U元素可能存在不同的增豐機(jī)制,從而也指出了利用log(Th/Eu)來估算貧金屬星年齡存在的風(fēng)險(xiǎn)。 第三部分的工作是分析一顆超貧金屬星HE0557-4840([Fe/H]～-4.8)的化學(xué)元素豐度。之前的研究結(jié)果表明這顆星是一顆C增豐而中子俘獲元素不增豐的貧金屬巨星(CEMP-no)。我們利用了2006年和2007年兩次的觀測光譜,將共同波長覆蓋范圍內(nèi)的光譜信噪比提高了√2倍,且與之前的工作相比,使用了更多位于藍(lán)端的金屬譜線,分析了除C、N、O外21種元素的豐度。分析中還利用將同一元素相同電離態(tài)的不同譜線疊加的方法來進(jìn)一步提高譜線信噪比。結(jié)果確認(rèn)了之前工作中Li、Na、Mg、Al、Sc、Ti等的豐度,改進(jìn)了重元素的豐度上限,并首次測定了Si和Zn的豐度。另外,由于在貧金屬星中,1D/LTE假設(shè)已經(jīng)不足以準(zhǔn)確描述大氣層的結(jié)構(gòu)和狀態(tài),因此我們計(jì)算了大多數(shù)元素的NLTE和3D改正。最后將3D/NLTE豐度結(jié)果與可能對該貧金屬星進(jìn)行化學(xué)增豐的超新星爆發(fā)模型進(jìn)行了比較和討論。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：P144

【共引文獻(xiàn)】

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1 唐建;脈沖CO_2激光誘導(dǎo)空氣等離子體的光譜診斷[D];華中科技大學(xué);2013年

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本文編號：2551941