Эффекты отклонения от ЛТР для линий алюминия у звезд с дефицитом металлов

1. Эффектыотклонения от ЛТР для линий алюминия у звезд с дефицитом металлов Коротин С.А Одесская Астрономическая обсерватория ОНУ

2. Определять содержание алюминия в атмосфере звезд спектральных классов F-K можно по четырем парам линий: 3944-61 Å, 6696-8 Å, 7835-6 Å, 8772-3 Å. При этом резонансные линии в синей области практически не используются для звезд с нормальным содержанием металлов, так как лежат на крыльях мощных линий кальция H и K Ca II и сами имеют очень большие EW. Остальные линии алюминия показывают эффекты отклонения от ЛТР только для гигантов и сверхгигантов в пределах 0.1 – 0.2 dex.В атмосферах карликов они образуются в условиях ЛТР и могут применяться при классическом определении химического состава звездных атмосфер. Для звезд с дефицитом металлов ситуация иная. Из линий алюминия наблюдаются только резонансные 3944 и 3961 Å. При этом линия 3944Å сильно блендирована молекулярными полосами. Остальные линии слишком слабы. С другой стороны крылья линий H и K Ca II становятся слабее, что позволяет детально исследовать профиль линии алюминия 3961 Å.

3. Солнце Teff = 5000 Log g=1.5 [Fe/H]=-2.5 Как было показано в работах Baumuller & Gehren (1997), Gehren et. al (2004, 2006) этот дублет подвержен сильному влиянию эффектов отклонения от ЛТР. Для карликов они обнаружили разницу между ЛТР и НеЛТР подходами в 0.5-0.6 dex в содержании алюминия.

4. Для анализа профилей линий алюминия нами используется следующая модель атома: 78 уровней Al I и 13 уровней Al II. При этом тонкое расщепление уровней не учитывалось, за исключением нижнего уровня, который рассматривался как два подуровня. Это оказалось необходимым для более адекватного описания резонансных линий.

5. Радиативные и ударные переходы учитывались между первыми 45 уровнями и основным уровнем Al II. Силы осцилляторов и сечения фотоионизации были получены из базы данных TOPBASE. Всего мы использовали 288 радиативных переходов в детальном рассмотрении. Ударные скорости аппроксимировались формулами Seaton (1962) для ударной ионизации, van Regemorter (1962) для связанно-связанных и Allen (1973) для запрещенных переходов. Расчеты проводятся с помощью модифицированной программы MULTI (Carlsson 1986) в которую добавлен блок расчета непрозрачностей из комплекса ATLAS9. Параметры уширения брались из базы данных VALD, а также были уточнены при сравнении расчетных профилей линий с профилями для Солнца из Solar Flux Atlas (Kurucz et al. 1984).

6. Задача сравнения с наблюдениями усложняется тем, что резонансные линии алюминия расположены на крыльях линий H и K CaII и водородной линии H5. Поэтому мы сначала рассчитываем с помощью MULTI коэффициенты отклонения от ЛТР для всех уровней атома - так называемые b-факторы, а затем используем их для расчета полного синтетического спектра в районе линий H и K CaII при помощи программы SYNTH (Tsymbal 1996).На рисунках 2-4 приведены различия в определении содержания при ЛТР и НеЛТР подходе по линии 3961 A для звезд с металличностью от –2 до –4. При этом для гигантов использовалась микротурбулентная скорость 1,6 км/с, а для карликов 2 км/с.

7. Видно, что применение НеЛТР подхода приводит к более высокому содержанию алюминия, чем если считать, что линия образуется в условии ЛТР. Разница может достигать 0.75 dex для сверхгигантов и 0.60 dex для карликов. Следует учесть, что существует также зависимость величины НеЛТР поправок от содержания алюминия и микротурбулентной скорости. Поэтому рассчитанные нами поправки можно использовать только для приблизительных оценок ошибки при ЛТР подходе. Для каждой исследуемой звезды следует проводить полный НеЛТР анализ с расчетом синтетического спектра и сравнения с наблюдаемым.

8. Мы использовали эту модель атома для определения содержания алюминия у 53 звезд с очень низким содержанием металлов. Наблюдения были выполнены на UVES спектрографе на ESO VLT. Спектры имеют разрешение около 43’000 в районе D-линий натрия с отношением S/N около 200.Параметры 18 turn-off звезд и 35 гигантов (эффективная температура, металличность, Vt и log g) получены Cayrel et al.(2004) и Bonifacio et al.(2006). Температуры у звезд-гигантов лежат в диапазоне 4600–5250 K, а у turn-off звезд – 6000–6400 K при металличности от–2.50 до – 4.2. У программных звезд из линий алюминия наблюдаются только резонансные 3944 и 3961 Å.При этом линия 3944Å сильно блендирована молекулярными полосами и как правило не пригодна для исследования.

9. Содержание алюминия в зависимости от металличности. Гиганты – светлые, а карлики – темные кружки. На рисунке нанесены теоретические оценки содержания алюминия, полученные по разным эволюционным моделям (KET - Kobayashi et al. (2006), TWW - Timmes et al. (1995), S - Samland's (1998), GP - Goswami & Prantzos (2000)).