Хімічний склад F-, G-, K- зір як спостережний прояв еволюції зір та Галактики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Головна астрономічна обсерваторія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук

Спеціальність 01.03.02 - Астрофізика, радіоастрономія

Хімічний склад F-, G-, K- зір як спостережний прояв еволюції зір та Галактики

Мішеніна Тамара Василівна

Київ - 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в НДІ “Астрономічна обсерваторія” Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова Міністерства освіти і науки України.

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук Щукіна Наталія Геннадіївна, Головна Астрономічна обсерваторія НАН України; завідувач відділу;

доктор фізико-математичних наук Любімков Леонід Сергійович, Кримська Астрофізична обсерваторія Міністерства освіти і науки України; провідний науковий співробітник;

доктор фізико-математичних наук, професор Леушин Валерій Володимирович, Спеціальна Астрофізична обсерваторія АН Росії, Московський відділ, Росія; завідувач відділу.

Провідна установа: Астрономічна обсерваторія Львівського національного університету ім. Івана Франка Міністерства освіти і науки України, м. Львів.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради кандидат фізико-математичних наук Васильєва І.Е.

Анотація

Мішеніна Тамара Василівна. Хімічний склад F-, G-, K-зір як спостережний прояв еволюції зір та Галактики. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за фахом 01.03.02 - астрофізика, радіоастрономія. - Головна астрономічна обсерваторія НАН України, Київ, 2005.

Дисертація містить результати 44 наукових праць, у яких досліджуються фізичні, кінематичні та хімічні характеристики зір, що належать різним галактичним населенням. Вивчено причини пекулярності зір диска, таких як CN-strong та надметалевих SMR. Виявлено, що CN-strong зорі диска показують близький до середніх значень гігантів диска вміст елементів групи СNO та підвищене відносно сонячного відношення C/O. Показано, що надметалеві (SMR) зорі диска скоріше належать до молодого населення диска, ніж до підсистеми більш старого населення Галактики. Виявлені надлишки натрію та азоту у гігантів диска показують залежність від прискорення сили тяжіння, що може свідчити на користь термоядерного горіння водню у NeNa циклі. Досліджено хімічний вміст та особливості складу атмосфер зір с дефіцитом металів, що належать полю гало та кулястим скупченням. Залежність вмісту літію від металевості та Т_еф свідчить про наявність механізмів його вичерпання на протязі еволюційного часу Галактики. Спираючись на вивчення вмісту кисню у 38 зір-карликів гало, визначено підвищення вмісту кисню зі зменшенням металевості (середнє значення [O/Fe] = 0.71 ± 0.19 при [Fe/H] < -1). Вміст натрію [Na/Fe] у діапазоні металевості -3 < [Fe/H] < - 0.3 є близький до сонячного відношення, не виявлено помітного падіння його вмісту при -2 < [Fe/H] < - 1. Поширеність елементів у зір кулястих скупчень співпадає з їх поширеністю в зорях поля гало, за виключенням елементів C, O, Na, Mg, Al, які демонструють помітну дисперсію вмісту. Вказані основні джерела збагачення міжзоряного середовища такими елементами, як Li, C, O, Na, та елементами, що утворюються в процесах нейтронного захвату. Побудована модель галактичного збагачення міддю та цинком. Досліджено поширеність б-елементів і Ni у зорях тонкого і товстого дисків.

Отримані результати використовуються для дослідження еволюції зір і хімічної та динамічної еволюції Галактики.

Ключові слова: зоряні атмосфери, хімічний склад, хімічна еволюція Галактики.

Abstract

Mishenina T.V. The chemical composition of F-, G-, K - stars as the observational constraint of stellar and Galaxy evolution . - Manuscript.

Thesis of a Doctor's degree by speciality 01.03.02 - Astrophysics, Radioastronomy. - Main Astronomical Observatory of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2005.

The dissertation presents the results published in 44 papers, in which the physical, kinematical and chemical characteristics of the stars belonging to the different populations of the Galaxy were investigated. The peculiarities of the chemical composition of the disk stars, CN-strong and supermetallicity (SMR) stars, were considered. The stars of the disk with CN -strong index show small excess of metallicity and the relation of C/O is higher than solar one. The SMR stars belong probably to the young population of the disk, than to the older subsystem population. The sodium and nitrogen overabundances in the disk giant show the dependency upon the gravity that could be evidence of the hydrogen burning in NeNa cycle. The chemical composition of the halo field stars and globular cluster stars was studied. The behaviour of the lithium abundance with [Fe/H] and Teff indicates to the presence of a mechanism of the lithium destruction. An increase of the relative oxygen abundance with [Fe/H] decreasing was found on the basis of investigation of 38 disk stars (< [O/Fe]> = 0.71 ± 0.19 at [Fe/H] < -1). The sodium abundance [Na/Fe] in the range -3 < [Fe/H] < - 0.3 is close to the solar one, the appreciable reduction of Na abundance at -2 < [Fe/H] < - 1 is not revealed. The element patterns in the globular cluster star are agree with those of the halo field stars, except for the elements C, O, Na, Mg, Al, which show remarkable dispersion. Galactic evolution of Cu and Zn was traced. The behaviour of б - element an Ni abundance in the thin and thick disks of the Galaxy was studied. Obtained results were used with the aim to investigate the stellar evolution and the chemical and dynamical evolution of the Galaxy.

Key words: stellar atmospheres, chemical composition, chemical evolution of the Galaxy.

Аннотация

Мишенина Т.В. Химический состав F-, G-, K- звезд как наблюдательное проявление эволюции звезд и Галактики. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.03.02 - астрофизика, радиоастрономия. - Главная астрономическая обсерватория НАН Украины, Киев, 2005.

Диссертация содержит результаты 44 научных работ, в которых исследуются физические, кинематические и химические характеристики около 450 звезд F, G, K, M спектральных классов. Обнаружено, что звезды диска с усиленными индексами CN-strong показывают небольшие избытки металличности, повышенные относительно солнечного отношения C/O. Показано, что сверхметаллические (SMR) звезды диска скорее принадлежат к молодому населению, чем к подсистеме более старого населения Галактики. На основе определения параметров атмосфер, масс и содержаний 29 элементов в атмосферах 8 субгигантов (среди них 4 кандидата в SMR звезды) показано изменение содержания Li и C при продвижении звезды вдоль ветви субгигантов. Картина обогащения межзвездной среды при металличностях [Fe/H] > 0 отличается от ее обогащения при [Fe/H] ~ 0. Она характеризуется дефицитом O, избытком Na, увеличенным содержанием Ni, пониженным содержанием элементов, образующихся в процессах нейтронного захвата, относительно солнечного содержания. На примере исследования 19 гигантов диска проведен анализ выноса вещества в их атмосферы в результате первого перемешивания. Обнаружен дефицит C, избыток N и "нормальное" содержание O, небольшой избыток Na и зависимость его содержания от lg g. Подобная зависимость обнаружена и для азота.

Для звезд литиевого плато ([Fe/H]< -1.7, T_eff > 5700 K) получено среднее значение содержания Li 2.30±0.05. Наличие плато прослеживается вплоть до металличностей [Fe/H] < -0.3. Для 38 звезд-карликов гало определены содержания кислорода в ЛТР и неЛТР приближениях по линиям кислорода [OI] 6300 ? и ИК-триплету (7770 ?). Для звезд с металличностями -3 < [Fe/H] < -1 его среднее значение равно 0.71 ± 0.19. Подтверждено наличие зависимости содержания кислорода от металличности для звезд гало и получена эмпирическая зависимость [O/Fe] = 0.37[Fe/H] + 0.047.

Распространенность Li, б-элементов, элементов железного пика, Cu, Zn и элементов, образующихся в процессах нейтронного захвата, в звездах исследуемых шаровых скоплений соответствует распространенности этих элементов в звездах гало соответствующей металличности. Полученные содержания легких элементов (O, Na, Mg, Al) свидетельствует либо о различной эффективности механизмов перемешивания как в звездах скоплений различной металличности, так и в звездах гало при всех металличностях, либо о различных схемах обогащения легкими элементами дозвездного вещества в некоторых шаровых скоплениях и в гало.

Для 90 звезд с дефицитом металлов выполнено определение содержаний Mg, Si, Ca, Sr, Y, Ba, La, Ce, Nd, Eu. Подтверждено, что основной вклад в обогащение МЗС элементами б-процесса при низких металличностях вносят массивные сверхновые. Анализ содержания элементов нейтронного захвата показывает резкое изменение содержания бария при [Fe/H] = -2.5. Рост содержания бария при [Fe/H] = -2.5 говорит о возрасте, в котором Галактика становится однородной. Разброс в содержаниях элементов Sr, Ba, Y, Ce при [Fe/H] < -2 не есть следствие ошибок, и может характеризовать ранний период существования Галактики.

Выполнен анализ содержания легких элементов Li, C, O, Na, Al в 100 звездах с различной металличностью, определены кинематические и орбитальные параметры. Полученные содержания натрия [Na/Fe] в звездах в диапазоне металличностей -3 < [Fe/H] < 0.3 близки к солнечному содержанию и показывают меньший разброс по сравнению с результатами предыдущих работ. Звезды-гиганты (lg g < 3.8) при [Fe/H] < -1 не имеют избытков Na и не показывают антикорреляцию с содержанием O в отличие от звезд шаровых скоплений. Для звезд-карликов (lg g > 3.8) не обнаружено заметного падения содержания Na при металличностях -2 <[Fe/H]< -1. В качестве источников обогащения Cu и Zn были рассмотрены первичный и вторичний вклад от массивних звезд, Сверхновых типа Ia и звезд АВГ на основе анализа нашей базы данных. Построенная модель обогащения этими элементами достаточно хорошо отражает наблюдательные данные, однако, в области низких металличностей она не описывает заметный разброс содержаний рассмотренных элементов. Это может свидетельствовать об обогащении этими элементами на ранних временах существования Галактики отдельных фрагментов, которые слились со временем.

Исследована распространенность б-элементов и Ni в звездах тонкого и толстого дисков на примере 174 карликов спектральных классов F, G, K, охватывающих интервал металличности [-1.00; +0.30]. Вероятность принадлежности каждой звезды тонкому или толстому диску оценена на основе вычисленных орбит и пространственных скоростей. Разделение между дисками имеет место при [Fe/H] = -0.30; наблюдается уменьшение содержаний [б/Fe] с увеличением [Fe/H] в толстом диске и небольшой разброс содержаний Mg и Si в тонком диске. Показана возможность существования вертикального градиента содержания б-элементов.

Содержания б-элементов (Mg, Si, Ca) и Ni в атмосферах 171 гиганта показывают сходную зависимость от металличности, как и у карликов. При металличностях [Fe/H] > -0.3 dex и гиганты, и карлики показывают совпадающие в пределах ошибок определений средние значения и дисперсии металличности и относительных содержаний рассмотренных элементов.

Полученные результаты используются для исследования эволюции звезд и химической и динамической эволюции Галактики.

Ключевые слова: звездные атмосферы, химический состав, химическая эволюция Галактики

1. Загальна характеристика роботи

галактика зоряний атмосфера

Введення в роботу нових потужних телескопів, прогресуючий розвиток приймачів випромінювання і методів аналізу спектрів дозволяють нам переглянути невирішені проблеми еволюції Галактики та власної еволюції зір. Визначальними в цьому питанні є якість, надійність та однорідність спостережуваних даних.

Сучасні уявлення про збагачення Галактики хімічними елементами виходять із посилань, що елементи, крім водню і гелію з невеликими домішками літію, берилію і бору, синтезуються в масивних зорях, які вибухають як Наднові і постачають ці елементи в міжзоряне середовище. Крім масивних зір, існують і інші джерела та види збагачення: це, передусім, вітер від зір різноманітних мас, утворення елементів в реакціях сколювання ядер C, N, O космічними променями та ін. Маломасивні зорі, вік яких близький до віку Галактики, утворюються із збагаченого елементами міжзоряного середовища (МЗС), захоплюють ці елементи і можуть бути реперами хімічної еволюції Галактики. При цьому, хімічний склад таких зір, в тому числі і невеликих мас, може змінюватись в процесі власної еволюції зорі внаслідок ядерних реакцій, що проходять в їх надрах, і наступного перемішування речовини. Будь-яке надійне і детальне дослідження хімічного вмісту потребує виявлення цих змін.

Актуальність теми. Спостережне обґрунтування теорій хімічної та динамічної еволюції є найважливішою складовою їх побудови та конструювання. Актуальність теми полягає в тому, що саме нові, більш надійні дані змінюють наші уявлення і вимагають нових розрахунків та теорій, адекватно описуючих наш Всесвіт в цілому і Галактику зокрема. Параметри атмосфер і хімічний склад зір з одного боку, та їх кінематичні характеристики ? з другого, дозволяють дослідити детальну поведінку вмісту того чи іншого елементу, як в атмосферах зір, що знаходяться на різних еволюційних стадіях, так і в атмосферах зір, які належать різним галактичним структурам. Це дає змогу вирішити ряд проблем, що стоять перед дослідниками і дотепер однозначно не з'ясовані. Надійне визначення вмісту таких елементів як Li, C, N, O, Na, Mg та ін. в атмосферах зір, як карликів, так і гігантів, насамперед тестує моделі власної еволюції зорі, наявність фізичних процесів, що призводять до зміни вмісту цих елементів, а також дає обґрунтування теоріям хімічної еволюції Галактики, а у випадку Li ? сприяє вибору тієї чи іншої моделі Великого Вибуху. Це також стосується тлумачення розкидів інтенсивностей смуг CN у зір, які належать диску, кулястим скупченням і зорям поля гало Галактики; співпадання (або ні) еволюційних процесів, процесів перемішування, що проходять в зорях різної металевості та походження; природи пекулярних зір диска, таких як CN-strong, та надметалевих (SMR), відмінність хімічного вмісту зір гало ? подвійних і поодиноких, тих, які належать до кулястих скупчень, і зір поля гало, і нарешті, поведінки вмісту різних елементів на різних металевостях, що дає можливість оцінити внесок різних джерел у збагачення міжзоряного середовища на різних відрізках віку Галактики. Сучасний стан інтерпретації спостережуваних залежностей вмісту від металевості (тобто, віку) розрахунками еволюційних теорій залишається незадовільним для цілого ряду елементів: Li, C, O, Na, Mg, Al, елементів, що утворені в процесах нейтронного захвату та ін. Причиною цього є недосконалість теорій нуклеосинтезу, які описують стан переднових, вибухового нуклеосинтезу, проблеми оцінок швидкостей реакцій та ін., з одного боку, а з іншого ? сьогодні ми маємо лише дані про зорі одного типу, визначені різними авторами, часто з використанням різних методів спектроскопічного та кінематичного аналізу. Застосування сучасних методів визначення хімічного складу атмосфер зір, як в наближенні локальної термодинамічної рівноваги (ЛТР), так і за умовою відхилення від ЛТР, визначення кінематичних характеристик великої кількості зір, спираючись на однорідний спектроскопічний матеріал, дозволяє просунутись у нашому розумінні еволюції Галактики.

Зв'язок дисертаційної роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана за науковими напрямками:

1. У НДІ "Астрономічна обсерваторія" Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова в рамках наступних держбюджетних тем:

"Дослідження фізичних характеристик холодних зір диску та гало Галактики. Еволюція складу хімічних елементів в Галактиці". (1991-1993 рр., номер держреєстрації 0193U017509, відповідальний виконавець);

"Визначення фундаментальних паpаметpів та хімічного складу атмосфеp холодних зір Галактики". (1994-1996 рр., номер держреєстрації 0194U023798, відповідальний виконавець);

- “Спектроскопія найстаріших зір” (1997-1999 рр., номер держреєстрації 0197U000464, науковий керівник);

"Дослідження атмоcфер холодних зір на різних стадіях еволюції". (1997-1999 рр., номер держреєстрації 0197U000467, відповідальний виконавець);

"Створення каталогу фундаментальних характеристик зір" (1998-2000 рр., номер держреєстрації 0198U002684, відповідальний виконавець);

“Дослідження фізики сталих та змінних зір” (2000-2002 рр., номер держреєстрації 0100U002874, відповідальний виконавець);

“Вивчення хімічної та динамічної еволюції зір і галактик” (2003-2005 рр., номер держреєстрації 0103U003766, науковий керівник).

2. В Астрономічній обсерваторії Університету м. Бордо (Франція) по темі "Parametrization of stellar spectra and study of the Galaxy" та Астрономічній обсерваторії Університету ім. Луї Пастера м. Страсбурга (Франція) в 2002 і 2003 рр.

Мета і задачі дослідження. Мета роботи ? на основі надійно визначеного хімічного складу об'єктів, що належать до різних підструктур Галактики, відтворити історію збагачення міжзоряного середовища рядом елементів, враховуючи при цьому зміни хімічного складу внаслідок власної еволюції зорі. Ми можемо також виявити основні джерела постачання різних елементів, з'ясувати природу пекулярностей зір диску і гало, накладати ті чи інші обмеження на вибір моделі еволюції Галактики, її формування, будови та ін.

Задачі дослідження:

Визначення параметрів атмосфер, кінематичних характеристик і хімічного складу об'єктів, що належать до різних складових Галактики;

Встановлення причин пекулярностей хімічного складу зір диску і гало;

Тестування теорій зоряної еволюції за вмістом елементів Li, C, N, O, Na, Mg, які беруть участь в ядерних реакціях у надрах маломасивних зір, що належать диску і гало, включаючи зорі кулястих скупчень;

Порівняння розрахунків теорій хімічної еволюції Галактики і нуклеосинтезу для ряду ключових елементів, які утворюються в різних ядерних процесах (Li, C, O, Na, Mg, Si, Ca, Cu, Zn, Sr, Y, Ba, La, Ce, Nd, Eu ), зі спостережуваними вмістами цих елементів для виділення основних джерел внеску в збагачення цими елементами міжзоряного середовища;

Побудова теорії збагачення Галактики елементами Cu і Zn на основі проведеного аналізу спостережуваних даних по виділенню основних джерел утворення цих елементів;

Аналіз вмісту б-елементів і Ni у зорях тонкого і товстого дисків як індикаторів різних шляхів збагачення і формування цих підструктур Галактики.

Об'єкт дослідження: зорі F-, G-, K-спектральних класів, що належать до різних галактичних населень.

Предмет дослідження: фізичні, кінематичні параметри та хімічний склад атмосфер зір, хід еволюції зір і Галактики.

Методи дослідження: використано сучасні методи обробки спектральних зоображень, що отримані на спектрографах з допомогою ПЗЗ (комплекси програм MIDAS, DECH20) і зоряних спектрів (DECH20). Для визначення параметрів атмосфеp, кінематичних і орбітальних характеристик застосовано стандартні та удосконалені методи (використання профілів лінії H_б та відношень інтенсивностей ліній для визначення ефективної температури, профілей лінії Ca I для визначення прискорення сили тяжіння та ін). Хімічний склад атмоcфер знайдено шляхом використання відомих і удосконалених методів, що спираються на вимірювання еквівалентних ширин ліній та розрахунків синтетичного спектру з урахуванням внеску молекул, як у наближенні ЛТР, так і у випадку відхилень від ЛТР (WIDTH-9, STARSP, MULTI).

Для аналізу даних та оформлення дисертації використані стандартні та оригінальні комп'ютерні програми.

Наукова новизна одержаних результатів:

1. Вперше проведено комплексне дослідження проявів власної еволюції зір і хімічної еволюції Галактики на базі однорідного спостережуваного матеріалу для зір, що належать різним галактичним населенням.

2. Методом моделей атмосфер визначені параметри атмосфер і вміст хімічних елементів для близько 450 зір, що належать до різних складових Галактики. Для близько 200 зір це виконано вперше, включаючи зорі 4 кулястих скупчень, подвійного субкарлика, 2 зорі, які знаходяться на пізніх еволюційних стадіях, кількадесять зір диску та гало Галактики.

3. Вперше показано, що пекулярні зорі диску, так звані CN-strong, мають помірний надлишок вуглецю, що відлунює хімічний склад МЗС, з якого вони походять, а особливості хімічного складу надметалевих SMR зір є проявом типового розповсюдження хімічних елементів у зорях галактичного диску.

4. Вперше були визначені параметри атмосфер і вміст хімічних елементів 7 зір 4 кулястих скупчень. Отримані результати свідчать, що розкид вмісту елементів у скупченнях різної металевості є наслідком дії двох механізмів ? з одного боку, це залежність ефективності процесів змішування від металевості, а з другого ? власне збагачення скупчення.

5. На основі аналізу методом синтетичного спектру вмісту літію в атмосферах 100 зір різної металевості уперше показана зміна поведінки вмісту літію з Т_еф у широкому діапазоні металевостей, що є свідченням дії механізмів, які руйнують літій (конвекція, дифузія та ін.).

6. Виявлена зміна вмісту літію та вуглецю в атмосферах зір вздовж гілки субгігантів, що свідчить про дію механізмів змішування на протязі цього відрізку еволюції, а визначена для гігантів залежність вмісту натрію та азоту від прискорення сили тяжіння свідчить на користь проходження термоядерних реакцій горіння водню в NeNa циклі.

7. За спостереженнями, які виконано на 6-м телескопі САО РАН, відносний вміст кисню у зорях гало, визначений по лініям ІЧ триплету, показує зростання з пониженням металевості до значень 1 dex на низьких металевостях.

8. Вміст елементів, що утворені в процесах нейтронного захвату, свідчить про підвищення внеску в збагачення МЗС продуктів s-процесу від зір асимтотичної гілки гігантів (АГГ) і домінування цієї компоненти над внеском від елементів r-процесу на металевостях [Fe/H] > -1. Розкид вмістів ци елементів підтверджує також неоднорідність Галактики на ранніх часах її існування з переважаючим вкладом у збагачення МЗС від Наднових з масою 8-10 М.

9. Вперше побудована модель галактичного збагачення міддю і цинком з урахуванням відсоткових первинних і вторинних вкладів від Наднових II та Ia типів, а також зір АГГ, які отримані внаслідок аналізу власної однорідної бази даних. Дисперсія вмісту міді на низьких металевостях свідчить про неоднорідність Галактики на перших фазах існування, а також можливість проходження бімодального (розгалуженого) r-процесу.

10. На прикладі 174 карликів диску, на базі вперше запропонованих нами кінематичних критеріїв проведено нову селекцію зір, що належать тонкому та товстому дискам. Обґрунтовано, що зорі товстого диска, в середньому, мають підвищений вміст б-елементів порівняно з зорями тонкого диска на однакових металевостях і подібну залежність вмісту від металевості. Показано також можливість існування вертикального градієнта вмісту б-елементів. Визначення параметрів і вмісту розширеного списку б-елементів (Mg, Si, Ca) та Ni для 171 гіганта диска підтримує висновки, отримані з аналізу карликів диска.

Практична цінність отриманих результатів. Параметри атмосфер та хімічний склад, що знайдено для великої за обсягом вибірки зір єдиною сучасною методикою із застосуванням найсучасніших засобів спостережної астрономії і комп'ютерного моделювання, використовуються і можуть бути у подальшому використаними для проведення досліджень у різних галузях астрофізики. Для близько 200 зір параметри та хімічний склад визначено вперше.

На базі отриманих даних можливе тестування теорії хімічної та динамічної еволюції Галактики, сприяння найбільш адекватному вибору джерел збагачення різними хімічними елементами, удосконалення розрахунків теорій нуклеосинтезу, теорій власної еволюції зір, що належать до різних галактичних населень, теорій формування Галактики і окремих її складових та ін.

Однорідність і надійність отриманих даних досить великої кількості зір є базовим і вхідним параметром в конструюванні та удосконаленні вищезгаданих теорій.

Особистий внесок здобувача.

В роботах [1, 2, 6, 7, 9-19, 21-23, 25-33, 35] авторові належить постановка задачі, в роботах [8, 20, 24] постановка задачі зроблена сумісно з В.Г. Клочковою і В. Є. Панчуком, у роботах [4, 5, 34] - сумісно з В.Ф. Гопкою і в роботі [31] ? сумісно з М.М. Самусем.

У роботах [1-6, 9, 11, 16, 18, 19, 23] спостереження проведені автором сумісно з В.Г. Клочковою і В. Є. Панчуком за замовленням автора, в роботах [10, 12, 13] спостереження проведені Ф. Мусаєвим за замовленням автора, в роботі [33] спостереження проведені К. Субіран за спільним замовленням автора і К. Субіран (Франція).

Переважна частина спостережень оброблена автором, у роботах [4, 5, 34] сумісно з В.Ф. Гопкою, в роботі [6] сумісно з Л.Е. Канцен, у роботах [10, 12, 13] ? сумісно з С.В. Куценко, в роботах [26, 27, 35] ? сумісно з Т.І. Горбаньовою і Л.Е. Канцен, у роботах [25, 32, 33] ? сумісно з В.В. Ковтюхом.

Визначення параметрів атмосфер у статтях [1-34] виконано автором, в [35] ? сумісно з Т.І. Горбаньовою.

Кінематичні параметри розраховані К. Субіран [28, 33], аналіз приналежності зір до різних населень Галактики проведений автором сумісно з К. Субіран [28, 33].

Визначення хімічного складу в наближенні ЛТР виконано переважно автором [1-3, 6-33], в роботах [4, 5, 34] ? сумісно з В.Ф. Гопкою і О.В. Ющенком, в [27, 35] ? сумісно з Т.І. Горбаньовою.

Розрахунки в неЛТР припущенні вмісту O, Na, Mg [22, 23, 32, 33] виконані сумісно з С.А. Коротіним, моделі атомів побудовані С.А. Коротіним.

У роботі [15] налагодження програми розрахунків синтетичного спектру виконано автором сумісно з В.В. Цимбалом.

В роботі [28] аналіз внесків від різних джерел у збагачення міддю та цинком проведено автором сумісно з М. Бусо і К. Травальо, модельні розрахунки виконані сумісно з К. Травальо.

Тексти статей [2, 6-27, 29-32] написані автором, тексти статей [1, 3] - сумісно з В.Г. Клочковою і В.Є. Панчуком, статей [4, 5, 34] - сумісно з В.Ф. Гопкою і О.В. Ющенком, стаття [28] - сумісно з М. Бусо і К. Травальо, стаття [33] - сумісно з К. Субіран.

Автору дисертаційної роботи належать наступні ідеї:

Застосувати метод молекулярного синтетичного спектру для більш надійного визначення вмісту вуглецю та азоту в атмосферах зір з посиленими індексами CN з метою вирішення причин пекулярності цих об'єктів.

Порівняти криві розповсюдженості елементів в атмосферах надметалевих зір з аналогічними кривими для різних складових Галактики з метою визначення їх походження.

Використати не-ЛТР аналіз для визначення вмісту кисню і його поведінки з металевістю у зір гало, що є досить гострою проблемою.

Провести дослідження поведінки вмісту літію з ефективною температурою зір для вузьких відрізків металевості для вирішення проблеми виснаження літію у зір Головної Послідовності.

Провести дослідження поведінки легких елементів (Li, O, Na, Mg, Al) з метою встановлення основних джерел поповнення цими елементами МЗС.

На базі однорідного спектрального матеріалу провести порівняльний аналіз поведінки вмісту елементів, що утворені в реакціях б-захвату та нейтронного захвату для виділення основних вкладників цих елементів в МЗС.

Використовуючи однорідний спектральний матеріал для значної (90) кількості зір проаналізувати недостатньо вивчену поведінку вмісту міді та цинку і побудувати модель галактичного збагачення міддю та цинком.

Використати надійні критерії селекції зір товстого і тонкого дисків та не-ЛТР наближення для визначення вмісту Mg у зорях товстого і тонкого дисків Галактики з метою вирішення проблеми неоднозначності величини його вмісту в атмосферах зір товстого диска, які отримані різними авторами, та його поведінки зі зміною металевості.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались здобувачем особисто на вітчизняних і міжнародних конференціях:

145-й Симпозіум МАС “Evolution of stars: the photospheric abundance connection” , серпень, 1990 р., Золоті Піски, Болгарія;

міжнародна конференція “Modern problems of astrophysics”, вересень, 1993 р., м. Одеса, Україна;

міжнародна конференція “Laboratory and Astronomical High Resolution Spectra”, серпень, 1994 р., м. Брюссель, Бельґія;

5-й міжнародний астрофізичний колоквіум “Atomic Spectra and Oscillator Strengths for Astrophysical and Laboratory Plasmas”, серпень, 1995 р., Париж, Франція;

міжнародна конференція “Contemporary problems of Astronomy”, вересень, 1996 р., Україна, м. Одеса;

“Variable Stars”, вересень, 1997 р., м. Одеса, Україна;

“IV съезд Евро-Азиатского астрономического общества”, листопад, 1997 р., м. Москва, Росія;

35-й міжнародний астрофізичний колоквіум “The galactic halo: from globular cluster to field stars”, липень, 1999 р., м. Льєж, Бельґія;

“JENAM”, червень, 2000 р., м. Москва, Росія;

міжнародна конференція “Astronomy- 2000”, серпень, 2000 р., м. Одеса, Україна;

“JENAM”- 2001, European Astronomical Conference, вересень, 2001 р., м. Потсдам, Германія;

“Variable stars - 2001", серпень, 2001 р., м. Одеса, Україна;

міжнародна конференція “Вибрані питання астрономії та астрофізики”, присвячена пам'яті Б.Т. Бабiя (1936-1993), квітень, 2002 р., м. Львів, Україна;

міжнародна конференція “Хімічна і динамічна еволюція зір і Галактик, серпень, 2002 р., м. Одеса, Україна;

міжнародна конференція “Астрофізика і космологія після Гамова - теорія і спостереження”, серпень, 2004 р., м. Одеса, Україна;

міжнародна конференція “Chemical Abundances and Mixing in Stars in the Milky Way and its Satellites”, вересень, 2004 р., м. Кастільйон, Італія.

Результати доповідались на засіданнях робочої групи “Фізика зоряних атмосфер”:

травень, 1991 р. м. Тарту, Естонія; листопад 1993 р., м. Нижній Архиз, Росія;

листопад, 1994 р., м. Київ, Україна; травень 1995 р., с. Научне, Крим, КрАО, Україна;

серпень, 1997 р., м. Одеса, Україна; травень 1999 р., с. Научне, Крим, КрАО, Україна;

- на семінарах закордонних обсерваторій (м. Бордо, Франція, 2002 р.; м. Страсбург, Франція, 2003 р.), обсерваторій України, а також на конференціях професорів і викладачів Одеського національного університету імені І.І. Мечникова.

Публікації. Основні результати дисертації опубліковані у 44 статтях: 35 статей у наукових фахових журналах [1-35], 9 - у матеріалах конференцій [36-44].

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, переліку умовних скорочень, п'яти розділів (з яких перший присвячений сучасному стану проблеми еволюції зір та Галактики, другий - використаній методиці і спостережним даним, третій ? результатам аналізу атмосфер зір диску Галактики, четвертий ? результатам аналізу атмосфер зір гало, п'ятий - дослідженню хімічної еволюції Галактики), висновків та списку використаних джерел, який містить 644 найменування. Загальний обсяг дисертаційної роботи становить 370 сторінок машинописного тексту, включаючи 74 малюнки і 51 таблицю.

2. Основний зміст роботи

У Вступі обґрунтована актуальність теми дослідження, визначений зв'язок роботи з науковими програмами, визначені мета і задачі дослідження, вказана наукова новизна та практичне значення отриманих результатів, зазначений особистий внесок дисертанта, рівень апробації результатів, наведено список публікацій автора, на яких базується представлена дисертаційна робота.

Перша глава присвячена огляду досліджень і проблем теорій еволюції зір та галактик. У розділі 1.1 викладені сучасні уявлення теорії нуклеосинтезу, що використовуються для побудови теорій власної еволюції зір і хімічної еволюції галактик. Наведені основні реакції та продукти реакцій горіння водню, гелію, C, Ne, O, Si, рівноважного процесу, процесів нейтронного і протонного захватів, первинного нуклеосинтезу (результати Великого Вибуху). Розділ 1.2 описує сучасний стан теорій еволюції зір невеликих мас і спостережного їх обґрунтування, можливість руйнування Li і термоядерного горіння водню в реакціях CNO, NeNa та MgAl. Прояви горіння водню в CNO, NeNa, MgAl циклах можливо спостерігати на прикладі змін атмосферного вмісту вуглецю, азоту, натрію, магнію, алюмінію та відношень їх ізотопів в зорях-гігантах. Зорі, що знаходяться на біль просунутих еволюційних стадіях, можуть виявляти зміни вмісту елементів, які утворені в процесах повільного нейтронного захвату (s-процесу). Теоретичні розрахунки говорять, що еволюційний прояв залежить від фізичних процесів, що змінюють поверхневий вміст нуклідів, та виходу елемента в процесах нуклесинтезу, який в свою чергу залежить від маси зорі та її металевості. Основні положення та уявлення теорій хімічної еволюції розглядаються у розділі 1.3. Формування Галактики та її складових (підсистем) обумовлене її динамічною еволюцією і обґрунтовує її хімічну еволюцію, яка відображає збагачення міжзоряного середовища хімічними елементами на протязі її життя. На разі, ці процеси взаємозв'язані. Сучасні моделі використовують два сценарії формування Галактики: це колапс газової хмари та злиття різних фрагментів. Опис збагачення МЗС виходить із уявлень, що важкі елементи синтезуються в зорях різних мас, а потім в результаті вибухового чи повільного витікання речовини попадають в МЗС. Далі в цьому розділі наведені деякі основні положення, що використовуються теоріями хімічної еволюції. Показано, що, розглядаючи зміну мас компонентів системи і враховуючи при цьому різні джерела збагачення МЗС, прості теорії галактичної еволюції приводять до висновку, що по спостережуваному вмісту елементів можна оцінити вихід елементу та джерела його походження. У межах цих моделей, як для відкритих, так і для закритих систем, випливає, що вміст елементів у газі не буде значно відрізнятися для різних галактик і для різних областей однієї галактики. Це дає змогу нам, аналізуючи поведінку зір у сонячній околиці, з достатньо високою вірогідністю описувати Галактику в цілому. В загальних рисах наведена модель хімічної еволюції Феріні, на базі якої було відтворено збагачення нашої Галактики міддю та цинком, а також коротко описані інші моделі, що використовувалися в процесі аналізу. В моделі Феріні Галактика розділена на три зони - гало, товстий та тонкий диски, вона розглядає циліндричну галактичну зону, центровану на сонячну околицю. Різні стани галактичної речовини прийняті до уваги в моделі: дифузний газ і зорі гало, дифузний газ, газові хмари і зорі диску. Процес зореутворення в диску проходить в два етапи, спершу - формування хмар, а потім формування зір в хмарах. Швидкість зореутворення враховує зіткнення хмар і процеси, що призводять до цього. Початкова функція мас отримана із аналізу фрагментації комплексу молекулярних хмар. У розділі 1.4 наведено опис невирішених проблем, пов'язаних із сучасним станом спостережних даних. Перш за все, це величина та дисперсія вмісту Li у зорях, т.з. літієвого плато, і зміни його вмісту в залежності від температури зорі та її металевості. Розкид величин вмісту вуглецю та його залежність від металевості. Величина вмісту кисню на різних металевостях та залежність вмісту від використаних в аналізі ліній, методичних підходів і моделей атмосфер. Залежність вмісту Na, Mg і Al від металевості та розповсюдженість цих елементів у зорях поля гало, кулястих скупченнях, та зорях сонячної металевості. Залежність вмісту Cu і Zn та елементів, що утворені в процесах нейтронного захвату, від металевості, та зв'язок цієї залежності з джерелами походження та ходом збагачення цими елементами МЗС. Величина та поводження вмісту Mg у зорях, що належать до тонкого та товстого дисків.

Друга глава дисертаційної роботи містить опис спостережного матеріалу, основних методів визначення характеристик зоряних атмосфер, їх хімічного складу і кінематичних та орбітальних параметрів. Для дослідження спектроскопічних проявів власної еволюції зорі та тестування теорій нуклеосинтезу і еволюції Галактики проведено вивчення близько 450 зір спектральних класів F, G, K, M, класів світності V - II, в діапазонах температур 6400 - 3900 К і металевостей -3 < [Fe/H] < +0.4. У розділі 2.1 наведені основні параметри спектрографів, з допомогою яких були отримані спостережні дані. Це ешельні спектрометри РИСЬ, PFES, НЕС, якими екіпірований 6-м телескоп і спектрограф куде - ешелет 1-м телескопа Спеціальної Астрофізичної Обсерваторії АН Росії, а також ешелет - спектрограф ELODIE 1.93-м телескопа Обсерваторії Верхнього Провансу (OВП, Франція). Їх роздільна здатність дорівнює 24000, 13000, 35000, 36000 і 42000, відповідно. Методи обробки спектрів та порівняння еквівалентних ширин ліній, виміряних в спектрах, отриманих на різних спектрографах дано у розділі 2.2. Первинна обробка спектральних зображень, отриманих на 6-м і 1-м телескопах САО РАН проведена з допомогою комплексів програм MIDAS і DECH20, а отриманих на 1.93-м телескопі OВП - в режимі прямого зв'язку безпосередньо під час спостережень. Подальша обробка всіх досліджених спектрів виконана з допомогою комплексу програм DECH20. Наведено порівняння еквівалентних ширин EW ліній, виміряних в спектрах, які отриманані на різних спектрографах. Методи визначення хімічного вмісту описані у розділі 2.3. Там же викладені основні положення моделювання спектрів. Моделювання атмосфер зір та їхніх спектрів спирається на припущення, що випромінювання є основним механізмом переносу енергії в зоряній атмосфері, яка є частково іонізованим газом. Використані нами сучасні методи визначення хімічного складу атмосфер зір базуються на чисельних розв'язаннях рівнянь переносу та стану речовини, спираючись на багатошарові моделі атмосфер, припущення горизонтальної однорідності та гідростатичної рівноваги, у наближенні локальної термодинамічної рівноваги (ЛТР) або при умові відмови від ЛТР (неЛТР). Наведено основне математичне забезпечення, що використовувалося для визначення вмісту хімічних елементів в атмосферах досліджуваних зір - WIDTH6, WIDTH9, STARSP (ЛТР наближення), та MULTI (у наближенні неЛТР). На прикладі дослідження вмісту заліза на Сонці та зорі 31 Aql показано вплив використаних сил осциляторів на визначення вмісту заліза на базі коду WIDTH9. Коротко описаний пакет програм STARSP, що дозволяє проводити розрахунки синтетичного спектру, враховуючи обертання зорі, її подвійність та ін. З допомогою цього пакету програм, зокрема, виконано визначення вмістів елементів С, N, спираючись на розрахунки спектру молекулярного поглинання, спричиненого молекулами C₂ (голова смуги С₂ (0,1) системи Свана ) і CN (голови смуг CN (5,1), (6,2)). Наведений приклад обчислення сонячного спектру в області голови смуги молекули C₂ (5630 - 5640 ЕЕ). Подано основні формули, на яких базується пакет програм MULTI, і атомні характеристики, що використовувалися при побудові моделей атомів кисню, натрію та магнію. Цей пакет програм забезпечує розв'язок задачі переносу випромінювання при відмові від ЛТР в напівбезкінечній, плоскопаралельній, одномірній атмосфері із заданим полем швидкостей. Утворення ліній проходить при повному перерозподілі за частотами. Враховуються зв'язано-зв'язані та зв'язано-вільні переходи. Окремі частини пакету були модернізовані: були прийняті непрозорості із пакету програм Куруца ATLAS9, що використовувались при розрахунках моделей атмосфер, і зроблено ряд технічних виправлень. Наведені приклади порівняння результатів розрахунків і спостережень. У розділі 2.4 подано основні характеристики використаних в аналізі моделей зоряних атмосфер, оскільки в роботі були розглянуті зорі у достатньо широкому діапазоні температур і були використані розрахунки ряду авторів. Однак, в роботах по дослідженню галактичної еволюції була використана єдина сітка моделей Куруца. Розділ 2.5 присвячений методам визначення фундаментальних параметрів зір і параметрів зоряних атмосфер - це світність L, ефективна температура Т_еф, прискорення сили тяжіння на поверхні зорі lg g, металевість [Fe/H], мікротурбулентна швидкість V_t. Для визначення ефективної температури Т_еф були використані наступні методи: 1) калібровки фотометричних індексів, 2) підгонка далеких крил профілю лінії H_б, 3) калібровки інтенсивностей ліній з потенціалами нижнього рівня, які помітно відрізняються, 4) калібровки відношення голів смуг молекули TiO, 5) незалежність визначення вмісту заліза по даній лінії від її потенціалу нижнього рівня, 6) у ряді випадків були використані опубліковані значення Т_еф та ін. Прискорення сили тяжіння на поверхні зорі lg g визначались, опираючись на виміри паралаксів, за умови іонізаційної рівноваги для заліза та підгонкою профілів ліній Mg I b і Ca I 6162 A. Мікротурбулентна швидкість V_t визначалась за умови незалежності величини вмісту елементу, що була отримана по даній лінії від її еквівалентної ширини. Наведено приклади визначення параметрів та проведено аналіз методів їх визначення. В розділі 2.6 представлені методи визначення кінематичних та орбітальних параметрів і критерії селекції зір (гало та диска, товстого і тонкого дисків). Для досліджених зір було обчислено 3 компоненти просторової швидкості (U, V, W) по відношенню до центроїда швидкостей близькосонячних зір та параметри орбіти: апо- і перигалактичні відстані (R_max, R_min), максимальні відстані від галактичної площини (Z_max) та ексцентриситети (e). Прийняті критерії виділення зір, які належать до гало та диску: диск - майже кругові орбіти (e < 0.45), невеликі відстані від галактичної площини (Z_max < 4.0 кпс) та великі значення обертальної швидкості (V_rot > 160 км/с), гало - зорі, що знаходяться на великих відстанях від галактичної площини (Z_max > 6.0 кпс) , які мають великі значення ексцентриситетів (e > 0.75) і ретроградні обертальні швидкості (V_rot < 0 км/с). Селекція зір, що належать товстому і тонкому дискам, була виконана, спираючись на просторову швидкість зір, кінематичні параметри дисків та визначені частки зір кожної складової в нашій вибірці зір.

Глава третя подає особливості хімічного складу маломасивних зір диска Галактики. Саме зорі малих мас, вік яких близький до віку Галактики, захоплюють хімічні елементи назавжди і є свого роду реперами шляху хімічної еволюції Галактики. Найстаріші з них дають нам уявлення про хімічний склад Галактики на початку її еволюції, а зміна хімічного складу при переході до більш молодих маломасивних зір дає картину зміни хімічного складу Галактики з часом. Хімічний склад маломасивних зір відповідає хімічному складу середовища на момент їх утворення. Більш масивні зорі (і більш високої світності) еволюціонують швидше і вміст хімічних елементів у їхніх атмосферах відлунює не лише галактичну хімічну еволюцію, але і їх власну. Важливим питанням у цьому зв'язку є дослідження зір, як таких, що вже помітно проеволюціонували, так і карликів (зір, які знаходяться на Головній Послідовності), та порівняльний аналіз їхнього хімічного складу з метою з'ясування питання - вміст яких елементів в атмосферах зір більш високої світності відображає галактичну хімічну еволюцію (що дозволить простежити поводження вмісту елементів на більших відстанях у Галактиці). З іншого боку, важливим також є виявлення причин пекулярностей хімічного складу зір диска: це загальний прояв неоднорідностей міжзоряного середовища чи нестандартної еволюції (наявність більш глибокого перемішування, наприклад). Можливо, це є свідченням подвійності зір, або їх міграції у сонячну околицю з центральних областей Галактики. Розділ 3.1 присвячений дослідженню походження пекулярних зір диска з посиленими індексами CN (CN-strong), а також зір, що мають підвищену металевість [Fe/H] > 0.2 dex, так званих надметалевих зір. Спектри досліджуваних зір отримані на спектрографах 6-м та 1-м телескопів САО РАН. Показано, виходячи з величин металевості, що зорі з посиленими індексами CN є типовими представниками тонкого диска Галактики із середнім значенням [Fe/H] = 0.03. Вони мають надлишковий вміст Na та посилене відносно сонячного значення C/O; а зоря HD 188056 (20 Cyg) має також надлишковий вміст вуглецю, алюмінію і марганцю, сонячний відносно заліза вміст елементів, що утворюються в процесах нейтронного захвату, за винятком цирконію. Надметалеві SMR зорі привертають особливу увагу і в даний час, оскільки вони є вірогідними кандидатами для пошуку планетних систем. У свій час, для пояснення феномену SMR різними авторами був запропонований ряд гіпотез, як-от аномалії мікротурбулентної швидкості, селективне збагачення деякими елементами, перемішування в результаті злипання двох зір, належність до зоряної підсистеми, що має металевість, вищу за сонячну, подібно зорям балджу Галактики та ін., але жодна з них не була досить обґрунтована. Нами припущено, що аномалії хімічного складу, які виявляються, характеризують міжзоряне середовище, з якого утворилися зорі. У зв'язку з цим був проведений аналіз поширеності елементів в атмосферах таких зір і в атмосферах зір диска. Детальне дослідження 31 Aql, що вважалась найхарактернішим представником класу SMR, показало, що її металевість [Fe/H] = +0.32 ±0.15 dex. Вона відповідає визначенню 31 Aql як SMR зорі і близька до верхньої межі металевості зір диска. 31 Aql є ймовірно зорею тонкого диска Галактики (її галактоцентрична відстань R ~ 6-8 кпс, вік ~ 0.8 -1.0 Gyr). Дослідження ще двох зір цього класу 8 Boo і 89 Aqr також підтвердило попередні висновки. Їх металевість перевищує сонячне значення на 0.2 dex і відповідає верхній межі металевості, отриманій для карликів диска. Порівняння кривих поширеності хімічних елементів в атмосферах досліджених зір із кривими для металічних карликів диска з [Fe/H] > 0.1dex також показує їхню схожість. У подальшому дослідженні було визначено параметри атмосфери, маси і вміст 29 елементів в атмосферах 8 субгігантів (серед них ? 4 кандидати в SMR зорі). Спектри субгігантів отримані на спектрографі ELODIE 1.93-м телескопу ОВП. Зміна вмісту літію і вуглецю в досліджуваних зорях спостерігається при просуванні зорі уздовж гілки субгігантів. Поширеність інших елементів в атмосферах SMR зір у цілому узгоджується з поширеністю елементів у зорях тонкого диску і помітно відрізняється від такої у зорях товстого диска. Проведене дослідження підтримує висновок, що SMR зорі ймовірно є зорями тонкого диска і значення їх металевості можуть розглядатися як верхня межа металевості диска. Картина збагачення міжзоряного середовища на металевостях [Fe/H] > 0 відрізняється від збагачення на [Fe/H] ~0. Хімічний склад відносно сонячного характеризується дефіцитом кисню, надлишком натрію, невеликим надлишком нікелю та кобальту і зниженим вмістом елементів, які утворюються у процесах нейтронного захвату. В розділі 3.2 на основі дослідження спектрів гігантів, отриманих на спектрографі ELODIE 1.93-м телескопу ОВП, визначено параметри атмосфери, маси і вміст 21 елемента в атмосферах 19 гігантів. Прискорення сили тяжіння визначено трьома методами - за умовою іонізаційної рівноваги для атомів заліза, з використанням паралаксів і мас, та підгонки крил лінії кальцію Ca I 6162.17 A. Вміст магнію і натрію визначено в припущенні неЛТР, вуглецю - за розрахунками молекулярного спектра, європію - з детальним урахуванням надтонкої структури. Проведено дослідження проявів власної еволюції зір та процеси перемішування в їх атмосферах. Знайдено дефіцит вуглецю, надлишок азоту і “нормальний” вміст кисню, що свідчить про проходження реакцій CNO циклу термоядерного горіння водню і наступний за цим вихід переробленої речовини на поверхню. Виявлено невеликий надлишок натрію та залежність його вмісту від lg g. Це може свідчити на користь проходження реакцій горіння водню також у NeNa-циклі. Подано дослідження вмісту Na в атмосферах пекулярних зір диску з урахуванням відхилень від ЛТР. Отримана неЛТР корекція не перевищує в середньому 0.1 dex і надлишки натрію, що отримані при ЛТР підході, не знімаються повністю. Для SMR зір надлишки не перевищують 0.2 dex і добре узгоджуються з верхньою межею вмісту натрію для зір диску, тобто, це відповідає тому, що надлишки Na відлунюють хімічний склад МЗС, з якого утворилися зорі. Що стосується CN strong зір, то для них спостерігається деяка залежність вмісту Na від lg g, проте вона не чітко виражена. І все ж, для цих зір залишається можливим винесення Na, синтезованого в реакціях NeNa циклу, в поверхневі шари атмосфери. В розділі 3.3 визначено хімічний склад атмосфер і променеві швидкості двох зір високої світності з великими інфрачервоними надлишками - кандидатів у зорі, що знаходяться на фазі після асимптотичної гілки гігантів (ПАГГ), які еволюціонують у планетарні туманності. Хімічний склад їх атмосфер викликає велику зацікавленість с точки зору зоряної еволюції та нуклеосинтезу. Саме ці об'єкти можуть бути постачальниками в МЗС на металевостях [Fe/H] > -1 елементів Li, C, Na, Mg, та елементів, що утворені в s - процесі нейтронного захвату. Розглянуті об'єкти це IRAS 09276+4454, що ототожнюється з зорею SAO 42901 та IRAS 20004+2955, ототожнений зі змінною зорею V1027 Cyg (HD 333385, BD+29 3865). Для обох об'єктів виявлено знижений вміст металів; дефіцит вуглецю і надлишок натрію свідчить на користь їх перебування на стадіях, що просунулись в еволюції . Об'єкт IRAS 9276+4454 ми спостерігаємо дуже близько до фази АГГ. Хоча наявність інфрачервоного надлишку вказує на те, що об'єкт еволюціонує у бік фази передпланетарної туманності.

Глава четверта розглядає розповсюдженість елементів у зорях з дефіцитом вмісту металів. Зорі з дефіцитом металів належать до різних складових Галактики, це стосується і зір галактичного поля, і зір кулястих скупчень. Так, зорі з помітним дефіцитом [Fe/H] < -1.5 утворюють сферичну складову (гало), а з помірним ? -1.5 < [Fe/H] < -0.3 належать, в основному, товстому диску. Проте, зорі з такою металевістю також можуть бути зорями гало чи тонкого диска, оскільки включають зорі суміжних областей між гало і товстим диском, з одного боку, товстим і тонким дисками, з іншого. Дослідження таких зір дозволяє відслідковувати формування Галактики і її еволюцію на ранніх стадіях. Однак, як і у випадку зір сонячної металевості, для зір з дефіцитом металів існує ряд проблем, пов'язаних зі спостережуваними проявами власної еволюції, і методичних підходів у визначенні вмісту ряду елементів. У розділі 4.1 наведені результати визначення вмісту Li, O, Na в зорях поля гало та проаналізовані методичні проблеми, пов'язані з визначенням їх вмісту. Базуючись на спектрах, що отримані на спектрографі ELODIE 1.93-м телескопу ОВП, для зір літієвого плато ([Fe/H]< -1.7, T_еф > 5700 K) знайдено середнє значення вмісту літію 2.30 ±0.05. Наявність плато простежується аж до металевостей [Fe/H] < -0.3. Поводження вмісту літію в області літієвого плато не виключає наявності дифузії як одного з механізмів зміни атмосферного вмісту літію. Залежність вмісту літію від ефективної температури для груп зір різної металевості говорить про зростання ефективності фізичних процесів, які змінюють вміст літію, з посиленням металевості. Наші результати також не суперечать наявним уявленням про два епізоди перемішування, що виявлені у зір низької металевості. За спектрами, що отримані на 6-м телескопі САО РАН, для 38 зір-карликів гало проведено визначення вмісту кисню в ЛТР і нелтр наближеннях по лініях кисню [OI] 6300 Е і ІЧ-триплету (7770 Е). Середнє значення [O/Fe] дорівнює 0.61 ±0.21. Для зір на металевостях -3< [Fe/H] <-1 середнє значення дорівнює 0.71 ±0.19. Підтверджена наявність залежності вмісту кисню від металевісті для зір гало й визначена емпірична залежність [O/Fe] = 0.37[Fe/H] +0.047. Отримані результати узгоджуються з результатами ряду авторів, але суперечать класичним теоріям галактичної еволюції, що передбачають збагачення міжзоряного середовища киснем на величину [O/Fe] близько 0.3 -0.5 dex на ранніх стадіях еволюції Галактики. Для семи гігантів з помірним дефіцитом металів, спектри яких отримано на 6-м телескопі САО РАН, визначено вміст вуглецю, азоту і кисню. Вміст вуглецю й азоту визначено по деталях молекулярного спектру. Отримані значення [O/Fe] підтверджують наявність залежності [O/Fe] vs [Fe/H]. Для розглянутих зір з [Fe/H] > -1.00 отримано підвищений вміст азоту і знижений вміст вуглецю щодо вмісту заліза, що говорить про те, що ці зорі перетерпіли першу фазу перемішування. Визначено нелтр вміст натрію у 100 зір (по спектрам, що отримані на 1.93м телескопі ОВП) у діапазоні металевостей -3 < [Fe/H] < 0.3. Отримані вмісти натрію [Na/Fe] близькі до сонячного і показують менший розкид у порівнянні з попередніми роботами. Зорі-гіганти (lg g < 3.8) при [Fe/H] < -1 не мають надлишків натрію і не показують антикореляцію із вмістом кисню на відміну від зір кулястих скупчень. Вони також не показують зміни вмісту натрію з просуванням уздовж гілки гігантів. Для зір-карликів (lg g > 3.8) не виявлено помітного падіння вмісту Na при металевостях -2 <[Fe/H]< -1. В розділі 4.2 методом моделей атмосфер уперше визначений хімічний склад компонентів спектрально-подвійного субкарлика G176-27. Визначено вміст 11 елементів. В атмосферах обох компонентів виявлений дефіцит заліза й елементів групи заліза близько -1 dex, невеликий надлишок (0.2 -0.3dex) Ca, Sc і Ti; в атмосфері А-компонента виявлений також надлишок Na (0.5dex) і невеликий надлишок елементів, що утворюються в процесах нейтронного захвату (0.1 dex). Отримані вмісти добре узгоджуються з даними для зір на металевостях [Fe/H] = -1 dex. В розділі 4.3 мова йде про дослідження 8 зір 4 кулястих скупчень (КС) М10, М12, М13, М71, серед яких 7 - досліджено вперше. Високодисперсійні спектри зір КС отримані на 6-м телескопі САО РАН. Металевість окремих зір в межах одного скупчення збігається і добре погоджується з результатами для цих скупчень, отриманими раніше. Всі розглянуті гіганти кулястих скупчень не виявляють помітного вмісту літію. Як і у гігантів гало, літій у їхніх атмосферах вичерпується в процесі еволюції. Тільки зоря M13 II-90 демонструє незначний вміст літію, в інших зорях нам не вдалося його знайти. Вміст кисню визначений нами тільки у зір кулястого скупчення М13. Значення [O/Fe] для зорі М13-II-90 дорівнює +0.07 dex, для зір М13 I-12 і IV-15 величини [O/Fe] визначені вперше, вони є -0.05 і 0.01, відповідно. Отримані значення свідчать про виснаження кисню, оскільки верхня межа величини [O/Fe] для скупчення близько 0.4 dex, що близько до цього значення у гігантів поля гало. Отримані нами надлишкові відносно сонячної пропорції вмісту натрію для зір скупчення М13 у межах помилок визначень добре погоджуються з залежністю [Na/Fe] - [O/Fe], знайденою раніше, для зір скупчення М13, що знаходяться у верхній частині гілки гігантів (причому, як мінімум, дві з них належать АГГ). Вміст Na у зорях скупчення М10 має помітну відмінність для двох розглянутих зір цього скупчення, а у зір скупчення М71 він добре узгоджується зі вмістом заліза і відношення [Na/Fe] є практично сонячним. Це розходження у поводженні натрію у зір скупчень М10 і М71 відзначалося раніше. Відомо, що ряд скупчень, зокрема М13 і М3, показують помітний розкид вмісту натрію (і кисню); скупчення М10 поповнює цей список.