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How many explosions does one need? Quantifying supernovae in globular clusters from iron abundance spreads
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ( IF 4.8 ) Pub Date : 2021-07-13 , DOI: 10.1093/mnras/stab2011
Henriette Wirth 1, 2 , Tereza Jerabkova 3 , Zhiqiang Yan 2, 4 , Pavel Kroupa 2, 4 , Jaroslav Haas 2 , Ladislav Šubr 2
Affiliation  

Many globular clusters (GCs) are known to host multiple populations distinguishable by their light-element content. Less common are GCs displaying iron abundance spreads that are seen as evidence for enrichment through core collapse supernovae (SNe). We present a simple analytical method to estimate the number of SNe required to have occurred in a GC from its metallicity and iron abundance spread. We then use this result to estimate how long star formation (SF) lasted to build the GC. We apply our method to up-to-date measurements and find that, assuming the correctness of these measurements, multiple SNe (up to 105) are required in most GCs with iron abundance spreads. The number of SNe events that contributed to the enrichment of the GCs studied here is typically a factor of 10 less than the expected number of SNe in a canonical initial mass function (IMF). This indicates that gas expulsion from the forming GC occurred after the first 10 per cent of SNe exploded. We compute that for the GCs typically SF ends after only a few Myr (extending up to ${\approx}30 \, \rm Myr$ in a few cases). We also discuss possible improvements of this method and especially its sensitivity to the error of iron abundance measurements of individual stars of a GC. The method presented here can quickly give an estimate for the number of SNe required to explain the iron abundance spread in a GC without the requirement of any hydrodynamical simulations.

中文翻译:

一个人需要多少次爆炸?从铁丰度传播中量化球状星团中的超新星

众所周知,许多球状星团 (GC) 拥有多个种群,可通过其轻元素含量加以区分。不太常见的是显示铁丰度分布的 GC,这被视为通过核心坍塌超新星 (SNe) 富集的证据。我们提出了一种简单的分析方法,可以根据其金属丰度和铁丰度分布来估计 GC 中需要发生的 SNe 数量。然后我们使用这个结果来估计恒星形成 (SF) 持续了多长时间来构建 GC。我们将我们的方法应用于最新的测量结果,发现假设这些测量结果的正确性,在大多数具有铁丰度分布的 GC 中需要多个 SNe(高达 105)。有助于丰富此处研究的 GC 的 SNe 事件的数量通常比典型初始质量函数 (IMF) 中 SNe 的预期数量少 10 倍。这表明在前 10% 的 SNe 爆炸之后,气体从正在形成的 GC 中排出。我们计算出,对于 GC,SF 通常仅在几个 Myr 后结束(在少数情况下扩展到 ${\approx}30 \,\rm Myr$)。我们还讨论了这种方法的可能改进,特别是它对 GC 单个恒星的铁丰度测量误差的敏感性。这里介绍的方法可以快速估计解释 GC 中铁丰度分布所需的 SNe 数量,而无需任何流体动力学模拟。这表明在前 10% 的 SNe 爆炸之后,气体从正在形成的 GC 中排出。我们计算出,对于 GC,SF 通常仅在几个 Myr 后结束(在少数情况下扩展到 ${\approx}30 \,\rm Myr$)。我们还讨论了这种方法的可能改进,特别是它对 GC 单个恒星的铁丰度测量误差的敏感性。这里介绍的方法可以快速估计解释 GC 中铁丰度分布所需的 SNe 数量,而无需任何流体动力学模拟。这表明在前 10% 的 SNe 爆炸之后,气体从正在形成的 GC 中排出。我们计算出,对于 GC,SF 通常仅在几个 Myr 后结束(在少数情况下扩展到 ${\approx}30 \,\rm Myr$)。我们还讨论了这种方法的可能改进,特别是它对 GC 单个恒星的铁丰度测量误差的敏感性。这里介绍的方法可以快速估计解释 GC 中铁丰度分布所需的 SNe 数量,而无需任何流体动力学模拟。我们还讨论了这种方法的可能改进,特别是它对 GC 单个恒星的铁丰度测量误差的敏感性。这里介绍的方法可以快速估计解释 GC 中铁丰度分布所需的 SNe 数量,而无需任何流体动力学模拟。我们还讨论了这种方法的可能改进,特别是它对 GC 单个恒星的铁丰度测量误差的敏感性。这里介绍的方法可以快速估计解释 GC 中铁丰度分布所需的 SNe 数量,而无需任何流体动力学模拟。
更新日期:2021-07-13
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