Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Exploring the chemical plane of Mg, Mn and Al in the search for extra-galactic stars in the Milky Way

Moschovaki, Eleni LU (2024) FYSK04 20241
Department of Physics
Astrophysics
Abstract
In this study, over 2000 Milky Way stars were analyzed in the [Mg/Mn] vs [Al/Fe] chemical plane to identify accreted stars. The Milky Way's faster star formation enriches disk stars with iron-peak elements such as Mn and reduces alpha elements like Mg. Accreted stars, originating from slower star formation rate environments, exhibit lower metallicities, reflected in lower [Al/Fe]. The study evaluates if non local thermodynamic equilibrium (NLTE) modeling, in contrast to local thermodynamic equilibrium (LTE), affects this distinction. Abundances were derived from APOGEE survey data (DR17) for 1944 disk stars and 88 potential accreted stars identified by \cite{Diane}. Spectral synthesis under both LTE and NLTE was performed for 2032 stars,... (More)
In this study, over 2000 Milky Way stars were analyzed in the [Mg/Mn] vs [Al/Fe] chemical plane to identify accreted stars. The Milky Way's faster star formation enriches disk stars with iron-peak elements such as Mn and reduces alpha elements like Mg. Accreted stars, originating from slower star formation rate environments, exhibit lower metallicities, reflected in lower [Al/Fe]. The study evaluates if non local thermodynamic equilibrium (NLTE) modeling, in contrast to local thermodynamic equilibrium (LTE), affects this distinction. Abundances were derived from APOGEE survey data (DR17) for 1944 disk stars and 88 potential accreted stars identified by \cite{Diane}. Spectral synthesis under both LTE and NLTE was performed for 2032 stars, ensuring precise data collection. Diagnostic plots comparing LTE and NLTE abundance determinations revealed discrepancies. While LTE plots showed distinct patterns consistent with theoretical expectations, NLTE plots presented less clear distinctions. NLTE accreted stars exhibited lower [Al/Fe] but not consistently higher [Mg/Mn], indicating NLTE's significant impact on abundance determinations. These findings underscore the importance of NLTE considerations and show that for NLTE calculations, the diagnostic graph is no longer useful. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Vår galax, Vintergatan, är en något större än normalt, stavspiralgalax. Som en sådan stor galax har den förmågan att rymma enorma massor av interstellärt medium (ISM), inklusive gas som utkastas från stjärnor när de exploderar till supernovor i slutet av sina liv. I denna explosion kastas tyngre element som producerats i stjärnan genom fusion ut. När denna process fortsätter och ISM fylls mer och mer med dessa tunga element, bildas nya stjärnor med en relativt större mängd av dessa grundämnen än tidigare stjärnor. Med tanke på att stjärnbildningshastigheten (SFR) är ganska hög i Vintergatan förutsäger teoretiska modeller att nyare stjärnpopulationer som är belägna i galaxens skiva är rika på dessa tunga element. Därför, om några stjärnor... (More)
Vår galax, Vintergatan, är en något större än normalt, stavspiralgalax. Som en sådan stor galax har den förmågan att rymma enorma massor av interstellärt medium (ISM), inklusive gas som utkastas från stjärnor när de exploderar till supernovor i slutet av sina liv. I denna explosion kastas tyngre element som producerats i stjärnan genom fusion ut. När denna process fortsätter och ISM fylls mer och mer med dessa tunga element, bildas nya stjärnor med en relativt större mängd av dessa grundämnen än tidigare stjärnor. Med tanke på att stjärnbildningshastigheten (SFR) är ganska hög i Vintergatan förutsäger teoretiska modeller att nyare stjärnpopulationer som är belägna i galaxens skiva är rika på dessa tunga element. Därför, om några stjärnor upptäcks i det området och deras halter av dessa tunga element är lägre än det som förutsägs, blir de kandidater för att vara extragalaktiska stjärnor.

Genom tidigare studier har vi sett att Vintergatan har sammansmällt av andra mindre galaxer i sitt förflutna och har "ätit upp" eller assimilerat dem. Detta har naturligtvis en inverkan på utvecklingen, formen hos vår galax. Anledningen till att kunskapen om vad som hände och kunna identifiera stjärnor som inte bildats på plats är viktig för att förutsäga och skapa bättre teoretiska och tillämpbara modeller om galaxers utveckling i allmänhet. Vi fokuserar på vår galax eftersom det är den vi bor i och därmed kan få mer detaljerade och tillförlitliga stjärnspektra. Spektra definieras som intensiteten av ljus som utsänds från en ljuskälla och har ett stort omfång som sträcker sig från infrarött och optiskt till ultraviolett. Infraröda spektra består av långa våglängder, vilket motsvarar lägre energier. Detta är fördelaktigt när ljus passerar genom många gasmoln som innehåller olika partiklar, och som känt interagerar ljus med materia men ju längre våglängd desto mindre interaktion eller spridning. Av den anledningen kommer högupplösta infraröda spektra att användas i detta arbete, erhållna av APOGEE projektet i deras DR17-dataversion. Spektrum från denna undersökning syntetiseras med hjälp av ett datorprogram.

Många studier hittills har gjort liknande tillvägagångssätt, men de har antagit lokalt termodynamisk jämvikt (LTE) av enkelhetsskäl. Denna modell antar att stjärnan strålar som en svart kropp och ignorerar alla andra externa strålningsfenomen. För detta arbete kommer en annan modell att implementeras, kallad icke-lokalt termodynamisk jämvikt (NLTE), som tar hänsyn till andra källor till strålning och försöker korrigera LTE-modellen. Med detta sagt kommer de tunga element som undersöks att vara magnesium (från SNII), aluminium (från SNII) och mangan (från SNIa). Med hjälp av dessa abundanser i både LTE och NLTE kommer dataplanet med axlarna [Mg/Mn] kontra [Al/Fe] att konstrueras för ett generellt urval av skivstjärnor och ett specifikt urval med antagna extragalaktiska stjärnor. Denna plot ska visa hur NLTE påverkar denna diagnostiska plot och syftar till att belysa vikten av att implementera ett sådant tillvägagångssätt för framtida studier och dra relevanta slutsatser. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Moschovaki, Eleni LU
supervisor
organization
course
FYSK04 20241
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
report number
2024-EXA223
language
English
id
9158193
date added to LUP
2024-06-10 10:38:16
date last changed
2024-06-10 10:38:16
@misc{9158193,
  abstract     = {{In this study, over 2000 Milky Way stars were analyzed in the [Mg/Mn] vs [Al/Fe] chemical plane to identify accreted stars. The Milky Way's faster star formation enriches disk stars with iron-peak elements such as Mn and reduces alpha elements like Mg. Accreted stars, originating from slower star formation rate environments, exhibit lower metallicities, reflected in lower [Al/Fe]. The study evaluates if non local thermodynamic equilibrium (NLTE) modeling, in contrast to local thermodynamic equilibrium (LTE), affects this distinction. Abundances were derived from APOGEE survey data (DR17) for 1944 disk stars and 88 potential accreted stars identified by \cite{Diane}. Spectral synthesis under both LTE and NLTE was performed for 2032 stars, ensuring precise data collection. Diagnostic plots comparing LTE and NLTE abundance determinations revealed discrepancies. While LTE plots showed distinct patterns consistent with theoretical expectations, NLTE plots presented less clear distinctions. NLTE accreted stars exhibited lower [Al/Fe] but not consistently higher [Mg/Mn], indicating NLTE's significant impact on abundance determinations. These findings underscore the importance of NLTE considerations and show that for NLTE calculations, the diagnostic graph is no longer useful.}},
  author       = {{Moschovaki, Eleni}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{Exploring the chemical plane of Mg, Mn and Al in the search for extra-galactic stars in the Milky Way}},
  year         = {{2024}},
}