恒星中 Si 丰度研究

施建荣

中国科学院国家天文台2011.11.27

提 要

研究 Si 的 NLTE 效应的意义 Si 原子模型 Si 的 NLTE 效应研究丰度分析结果 讨论

研究 Si 的 NLTE 效应意义矮星与巨星的 Si 丰

度不一样（上图）贫金属恒星中 Si 丰

度随恒星表面温度的增加而降低（下图）

Si I 与 Si II 谱线得到的丰度不一致

恒星中红外谱线的非局部热动平衡效应不清楚

研究 Si 的 NLTE 效应意义利用红外谱线研究 Si 丰度的意义Si I 在红外波段有强的吸收谱线，在贫金属恒星中也可见；

SDSS 三期高分辨率红外光谱研究银核恒星表面的丰度（红外消光小）；

Si 原子模型（ I ）原子能级 (Lab. & TOPbase)

121 levels for Si I

48 levels for Si II

Si III ground state束缚 - 束缚跃迁 (TOPbase) ，一个禁戒跃迁 (3p1S – 4s3P) 光电离截面、电子碰撞激发和电离、中性氢的碰撞激发和电离 Grotrian diagram for Si

Si 原子模型（ II ）Si I 最低三个能级的光电离截面（虚线：近似公式）

太阳中 Si 的 NLTE 效应

对太阳中红外谱线的分析可以确定与中性氢的碰撞系数

（ SH=0.1）

太阳中 Si 的 NLTE 效应利用实验室的 gf 值，得到太阳中的 Si 丰度是 7.52±0.05 (Shi et al. 2008, A&A 486 303)

贫金属恒星中 Si 的 NLTE 效应

在贫金属恒星中偏离情况：最低的三个能级最低的三个能级布据数比布据数比 LTELTE 低，而低，而 4s3P 及 Si II 的基态比LTE 时高。

贫金属恒星中 Si I 的 NLTE 效应

Si I 强谱线 (3905 及4102) 的 NLTE 效应敏感于表面温度随有效温度的增加而增加：NLTE 效应及振子强度的差别可以解释矮星和巨星 Si 丰度不同的现象；同时也解释了 Si 丰度随温度的增加而降低的现象（ Shi et al. 2009 A&A 503 533 ）

恒星中 Si II 的 NLTE 效应Si II 谱线的NLTE 效应Si II 谱线受 NLTE效应很大接近 -0.25 dex ，而且NLTE 效应随有效温度的增加而增大（ 2011 A&A 534, A103 ）

Si I 和 Si II 得到的丰度比较

考虑了 NLTE 效应 Si I 和 Si II 谱线得到的丰度一致

Si I 红外谱线的 NLTE 效应Si I 红外强谱线的 NLTE 效应

红外 Si 谱线受NLTE 效应较大，确定丰度时必须考虑这个效应，而且这个效应可能依赖于表面重力

……

Si I 红外谱线的 NLTE 效应研究

贫金属恒星HD19445中 两条强的Si I 谱线的拟合情况。

Si I 光学和红外谱线的结果比较

考虑了 NLTE 效应后，红外和光学波段的谱线得到的丰度基本一致

恒星中 Si 丰度研究结果 厚盘和薄盘恒星的

[Si/Fe] 明显不同

厚盘和晕族恒星 [Si/Fe]~0.3

存在贫元素的恒星，可能是从外星系吸积而来

讨 论（ I ）确定恒星中 Si 元素丰度需要考虑 NLTE 效应：1 、贫金属恒星中 利用强 Si I 谱线，特别是高温贫金属恒星

2 、利用红外 Si I 谱线，特别对贫金属巨星

3 、利用 Si II 谱线，特别是高温恒星

讨 论（ 2 ）贫金属恒星中 [Si/Mg]~-0.1 表明：厚盘恒星中 Si 也是过丰的，可以区分厚薄盘恒星Si 与 Mg 是同时产生的，不支持 SN Ｉ产生大量 Si 。

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