利用中分辨率光谱测量红巨星中的金属丰度和$\alpha$元素丰度

我们提出了一种将光谱合成技术应用于红光波段（6300 A < $\lambda$ < 9100 A）中分辨率光谱（MRS, $R \sim 6000$）的技术，以测量宽金属丰度范围内单个红巨星的 [Fe/H] 和 [$\alpha$/Fe]。我们将该技术应用于七个银河系球状星团中的 264 颗红巨星，并证明其复现了从高分辨率光谱（HRS）推导出的金属丰度和$\alpha$元素增强。MRS 技术排除了三条 Ca II 三重线，而是依赖于大量较弱的谱线。与经验金属丰度估计器（如 Ca II 三重线的等效宽度）不同，此处提出的合成方法适用于任意宽的金属丰度范围，且不依赖于关于$\alpha$元素增强的假设。不同 HRS 研究对星团平均 [Fe/H] 的估计显示出约 0.1 dex 的典型离散度，但对于富金属星团可能大于 0.2 dex。给定星团内单个恒星的 HRS 丰度估计离散度也约为 0.1 dex。相比之下，给定星团内单个恒星的 MRS [Fe/H] 估计离散度对于大多数星团约为 0.1 dex，但对于最富金属的星团 M71（<[Fe/H]> = -0.8）为 0.17 dex。HRS 与 MRS [$\alpha$/Fe] 估计的逐星比较表明，[$\alpha$/Fe]_MRS 的精度为 0.05 dex。仅当信噪比低于 20 A$^{-1}$时，[Fe/H]_MRS 和 [$\alpha$/Fe]_MRS 的误差才会超过 0.25 dex，这是现有对狮子座 I（银河系最遥远的卫星之一，距离 250 kpc）中红巨星进行 MRS 观测的典型信噪比。