Testing the chemical tagging technique with open clusters

Abstract

Contexto. Las estrellas nacen juntas a partir de nubes moleculares gigantes y, si asumimos que las condiciones iniciales eran químicamente homogéneas y bien mezcladas, esperamos que compartan la misma composición química. La mayoría de los agregados estelares se desintegran mientras orbitan alrededor de la Galaxia y se pierde la mayor parte de la información dinámica, por lo que la única posibilidad de reconstruir la historia de la formación estelar es analizar las abundancias químicas que observamos hoy en día. Objetivos. La técnica de etiquetado químico tiene como objetivo recuperar cúmulos estelares desintegrados basándose únicamente en su composición química. Evaluamos la viabilidad de esta técnica para recuperar estrellas co-natales que ya no están unidas gravitacionalmente. Métodos. Los cúmulos abiertos son agregados co-natales que han logrado sobrevivir juntos. Recopilamos espectros estelares de 31 cúmulos abiertos antiguos y de edad intermedia, parámetros atmosféricos derivados de forma homogénea y 17 especies de abundancia, y aplicamos algoritmos de aprendizaje automático para agrupar las estrellas en función de su composición química. Este enfoque nos permite evaluar la viabilidad y la eficiencia de la técnica de etiquetado químico. Resultados. Descubrimos que las estrellas en diferentes etapas evolutivas tienen patrones químicos distintos que pueden deberse a efectos NLTE, difusión atómica, mezcla y sesgos. Al separar las estrellas en enanas y gigantes, observamos que unos pocos cúmulos abiertos muestran firmas químicas distintas, mientras que la mayoría muestra un alto grado de superposición. Esto limita la recuperación de agregados co-natales mediante la aplicación de la técnica de etiquetado químico. No obstante, hay margen de mejora si se incluyen más elementos y se perfeccionan los modelos.

Context. Stars are born together from giant molecular clouds and, if we assume that the priors were chemically homogeneous and well-mixed, we expect them to share the same chemical composition. Most of the stellar aggregates are disrupted while orbiting the Galaxy and most of the dynamic information is lost, thus the only possibility of reconstructing the stellar formation history is to analyze the chemical abundances that we observe today.Aims. The chemical tagging technique aims to recover disrupted stellar clusters based merely on their chemical composition. We evaluate the viability of this technique to recover co-natal stars that are no longer gravitationally bound.Methods. Open clusters are co-natal aggregates that have managed to survive together. We compiled stellar spectra from 31 old and intermediate-age open clusters, homogeneously derived atmospheric parameters, and 17 abundance species, and applied machine learning algorithms to group the stars based on their chemical composition. This approach allows us to evaluate the viability and efficiency of the chemical tagging technique.Results. We found that stars at different evolutionary stages have distinct chemical patterns that may be due to NLTE effects, atomic diffusion, mixing, and biases. When separating stars into dwarfs and giants, we observed that a few open clusters show distinct chemical signatures while the majority show a high degree of overlap. This limits the recovery of co-natal aggregates by applying the chemical tagging technique. Nevertheless, there is room for improvement if more elements are included and models are improved.