搜寻[Ca/Fe]异常的贫金属星

The project plans to search for metal-poor stars with peculiar [Ca/Fe] using the low-resolution spectra obtained by SDSS and LAMOST in the following years. Metal-poor stars formed in the interstellar medium (ISM)chemically enriched by the first generation supernovae explosion, and play an important role in studying the chemical compositions and properties of the early Universe. Theories predict that the first generation stars with masses between 160 and 240 solar mass died as "Pair Instability Supernovae"(PISNe) explosions, and ejected all materials to the ISM. Metal-poor stars with PISNe features can offer observational evidence for PISNe theory, however none have been found yet. We select the [Ca/Fe] peculiar stars by comparing Fe I lines derived metallicites with those from Ca II H/K lines. Those stars with significant enhanced [Ca/Fe] can be selected as PISNe candidates. High quality data will be obtained to verify the primary result. In addition, stars with both enriched and deficient [Ca/Fe] will be studied in detail, i.e., chemical abundances, space position and dynamical parameters, to explore the chemical enrichment of our Galaxy and the chemical and dynamical evolution history of the substructure in the Galaxy halo.

该项目旨在利用大规模巡天发布的低分辨率光谱搜寻[Ca/Fe]异常的的贫金属。我们将通过FeI线直接得到金属丰度，并与利用Ca II H/K线得到的金属丰度比较，在SDSS和LAMOST观测的大量恒星低分辨率光谱数据中，寻找[Ca/Fe]异常的贫金属星，并通过更高质量的光谱验证这一结果。其中[Ca/Fe]显著增丰的候选体可以作为由"不稳定对超新星"（PISNe）爆发增丰的恒星候选体。据理论预言，质量在140-260太阳质量范围内的第一代恒星以PISNe爆发的形式结束演化，其显著的化学特征之一是増丰的[Ca/Fe]。寻找具有PISNe化学遗迹的贫金属星，能够为该超新星理论提供观测证据。另外，我们还将研究Ca/Fe异常增丰或缺乏的贫金属星的化学组成以及其空间分布和运动学特征，探索银河系的化学增丰过程以及银河系晕内子结构的化学和动力学演化历史。

贫金属星是研究宇宙早期化学组成、增丰机制等性质的重要工具，化学丰度异常的贫金属星是追踪银河系结构及其化学组成的起源和演化的重要示踪物。丰度异常贫金属星的数目非常少，使得在茫茫宇宙中找到这样的特殊恒星非常不易。但是，随着口径更大和同时获取更多光谱数目的大望远镜项目的建成和投入使用，海量的观测数据为寻找越来越多丰度异常的贫金属恒星提供了前所未有的机会。在青年基金的支持下，我们的主要研究内容为利用大规模巡天项目光谱数据搜寻α丰度异常贫金属星，即[Ca/Fe]异常增丰的贫金属星，和低α丰度贫金属星，其中前者可能是“对不稳定性超新星”爆发的遗迹，而后者则可能揭示银河系和附近球状爱星系的关系。通过一项在SDSS低分辨率光谱中搜寻[Ca/Fe]增丰的贫金属星的工作，我们开发了一套基于MIDAS/fortran语言的自动化分析方法，并通过对候选体的中等分辨率光谱分析，对该自动化分析方法的可靠性进行了检测。将改进后的方法应用到SDSS/LAMOST光谱中，我们挑选出的低α丰度贫金属星中有6颗得到高分辨率光谱的确认，这表明改进后的自动化分析方法是可靠的，能够从低分辨率光谱中有效挑选出α丰度异常的贫金属星，并能够进一步应用到更大规模的低分辨率光谱巡天数据库中，这将增加α丰度异常贫金属星的数目，为我们研究这些异常星的起源，以及银河系的化学及动力学演化提供重要的观测证据。另外，我们比较了LAMOST和APOGEE的大气参数，并得到它们之间的校正关系，这不仅对提高各数据库大气参数的测定精度有重要意义，而且为结合两个数据库进行研究提供了依据。随着更多的大天区巡天项目的开展，结合各个巡天项目的优势开展研究将能够最大化各项目的科学产出。我们还研究了球状星团的多星族演化问题，通过对四个球状星团高分辨率光谱分析，得到四个星团中第一星族与第二星族成员星的比例，为球状星团的多星族演化理论提供了新的证据。