Атомная диффузия в звездных скоплениях: данные APOGEE уточнили возраст NGC 752 и Ruprecht 147

Атомная диффузия — процесс гравитационного осаждения и радиационного ускорения элементов в звездах — медленно меняет химический состав их поверхности. Новое исследование, основанное на данных обзора APOGEE (SDSS), показывает, как эти изменения можно использовать для определения возраста звездных скоплений.

Ученые проанализировали содержание 16 химических элементов — от железа до никеля — в звездах рассеянных скоплений NGC 752 и Ruprecht 147. Они сравнили состав звезд вблизи точки поворота главной последовательности (более горячих) и более холодных звезд главной последовательности. Для всех элементов обнаружено обеднение тяжелыми элементами у горячих звезд на уровне не менее 1?, что согласуется с предсказаниями моделей атомной диффузии.

Сопоставив наблюдаемые закономерности температуры и металличности с изохронами MIST, ученые получили оценки возраста: для NGC 752 — 1,0 миллиарда лет, для Ruprecht 147 — от 2,5 до 3,2 миллиарда лет. Углерод оказался ключевым индикатором: его поведение указывает как на атомную диффузию, так и на процессы дополнительного перемешивания, связанные с первым подъемом конвективной оболочки.

Для NGC 752 самые холодные звезды в выборке дают оценку исходного содержания железа [Fe/H] = 0,01 ± 0,02 (стат.) ± 0,05 (сист.) dex. Для Ruprecht 147 получено [Fe/H] = 0,17 ± 0,00 (стат.) ± 0,05 (сист.) dex. Эти значения служат наилучшей оценкой начального химического состава скоплений.

Результаты показывают, что атомная диффузия существенно влияет на оценки возраста звезд вблизи точки поворота главной последовательности. Игнорирование этого эффекта может привести к систематическим ошибкам. Работа вносит вклад в калибровку моделей диффузии и уточнение методов датировки звездных скоплений.

Исследование выполнено в рамках проекта OCCAM (Open Cluster Chemical Abundances and Mapping Survey). Полный текст статьи доступен на arXiv.org (идентификатор 2607.14208).