M4 (NGC 6121) 中轻元素与 s-过程元素的二元性

迄今为止详细研究过的所有球状星团都包含两个或更多的恒星族群。理论模型表明，第二族群是由第一代大质量恒星产生的加工物质污染的气体形成的。然而，污染源的性质是一个激烈争论的问题。已提出若干候选者：大质量主序星（快速旋转或双星）、中等质量 AGB 星或 II 型超新星。我们研究了球状星团 M4 (NGC 6121) 中的红巨星支恒星，以测量其化学特征。我们确认了 Marino 等人 (2008) 首次发现的双峰族群的存在。这两组恒星具有不同的 C、$^{12}$C/$^{13}$C、N、O、Na 含量，但共享相同的 Li、C+N+O、Mg、Al、Si、Ca、Ti、Cr、Fe、Ni、Zr、Ba 和 Eu 丰度。相当令人惊讶的是，这两组恒星的 Y 丰度也不同。$\alpha$ 元素、Eu 和 Ba 没有弥散，这使得 II 型超新星和 AGB 星不太可能成为污染源。另一方面，大质量主序星可以通过弱 s-过程解释 Y 的二元性。这一陈述也由关于 Rb 和 Pb 的文献数据独立证实。观测表明，污染源的质量在 20 到 30 M$_{\odot}$ 之间。这意味着该星团的形成时标为 10$\div$30 Myrs。这一结果对 M4 有效。其他星团，如 NGC 1851、M22 或 $\omega$ Cen，具有不同的化学特征，可能需要其他类型的污染源。