在Ferrini(1994年)责任的基础上,也等于说薄盘的造成和演化与晕莫得径直关系,而与厚盘精采接洽,即星系演化经验了3个阶段:晕、厚盘和薄盘.由于三成份多重量模子不错比其他模子给出更多的联系星系演化方面的信息,因此它可在星系演化接洽方面发挥愈加难熬的作用.讹诈星系化学演化的三成份模子,Travaglio(1999年)较翔实地接洽了中子俘获元素的星系化学演化.诚然赢得了难熬的后果,但Pardi(1995年)的星系化学演化的三成份模子只辩论了:

三成份金属品貌特征量;

场星的年岁 金属品貌关系;

[O/Fe][Fe/H]化学演化;

太阳近邻G矮星金属品貌散布等敛迹条目.

由于三成份多重量模子含较多可调参数,因此需要较多的不雅测收场加以敛迹.

本文中,笔者在讹诈Pardi(1995年)的三重量多成份模子基础上,进一步辩论质地面密度、超新星爆发率、内落速率、恒星造成率和各分区质地比等敛迹条目,使三成份多重量星系化学演化模子愈加完善.又讹诈敛迹模子对α-族元素(O,Mg,Si,S和Ca)的化学演化进行了盘算,得出了这些元素的品貌随金属品貌的变化轨则,并将盘算收场与不雅测收场进行了相比.

模子和基本方程

星系化学演化的主要任务是重现不雅测到的星系中恒星与气体的元素品貌散布图像,它是接洽星系造成和演化的难熬妙技.近几年来,星系化学演化接洽越来越泄显露其难熬性和活跃性[4,5,6,7,8,9],并发轫缓缓深刻到星系造成和演化接洽的好多方面.所取舍模子取自文件。

化学演化的基本方程不错写成

ds1,jdt=H1,jcj2+a1,jcjs2,j−D1,j,

ds2,jdt=H2,jcj2+a2,jcjs2,j−D2,j,

dgjdt=−μjgjn+aj′cjs2,j+Hj′cj2+Fj+Wj,

dcjdt=μjgjn−(a1,j+a2,j+aj′)cjs2,j−(H1,j+H2,j+Hj′)cj2,

drjdt=D1,j+D2,j−Wj,

dXi,jdt=(Wi,j−Xi,jWj+Kj)/(gj+cj).

ds1,jdt=Η1,jcj2+a1,jcjs2,j-D1,j,

ds2,jdt=Η2,jcj2+a2,jcjs2,j-D2,j,

dgjdt=-μjgjn+aj′cjs2,j+Ηj′cj2+Fj+Wj,

dcjdt=μjgjn-(a1,j+a2,j+aj′)cjs2,j-(Η1,j+Η2,j+Ηj′)cj2,

drjdt=D1,j+D2,j-Wj,

dXi,jdt=(Wi,j-Xi,jWj+Κj)/(gj+cj).

其中下标j指每个分区,即j=H指晕,j=T为厚盘,j=D为薄盘;下表1,2分别指小质地星s1和大质地s2星,即s1:mmin

(2)式分别暗示各成份(即晕、厚盘、薄盘)中小质地星、大质地星质地的变化是由分子云间的作用(H1,2;jcj2)、分子云与大质地星的作用(a1,2;jcjs2,j)和恒星升天(D1,2;j(t))引起的.

(3)式暗示气体质地面密度的变化由以下几部分引起:分子云间(Hj′cj2)、分子云和大质地星的作用(aj′cjs2,j)使星际气体增多;星际气体的冷却、坍缩造身分子云(-μjgjn),引起气体质地面密度的减少(本文中,笔者取n=1.5);恒星演化到晚期通过星风和超新星爆发将一部分气体抛回到星际介质(Wj(t));由气体内落或外流(Fj)引起的气体质地变化.

(4)式中各项的物理意旨与(3)式中的基本调换.

(5)式暗示恒星演化杀青后剩余物资量的变化.

(6)式暗示星际介质中元素品貌的变化.方程中恒星升天率D1,2;j蔼然体质地返还率Wj为D1,j(t)=∫m′mminϕ(m)′Ψj(t−τm)dm;

D2,j(t)=∫mmaxm′ϕ(m)′Ψj(t−τm)dm;

Wj(t)==∫mmaxml(t−τm)[∑iQji(m)]ϕ(m)Ψ(t−τm)dm.

(7)D1,j(t)=∫mminm′ϕ(m)′Ψj(t-τm)dm;

D2,j(t)=∫m′mmaxϕ(m)′Ψj(t-τm)dm;

Wj(t)==∫ml(t-τm)mmax[∑iQji(m)]ϕ(m)Ψ(t-τm)dm.}

Ψ(t)为恒星造成速率,τ为恒星寿命,Qji为元素调换矩阵.参数H1,2,j,a1,2,j,aj′,Hj′,fj,μj的及第依赖于IMF和不雅测敛迹.

2α-元素金属品貌散布

α-元素是指一些核电核数为偶数的元素的简称,包括:16O,20Ne,24Mg,28Si,32S,36Ar,40Ca.这些核素在C,O舍弃时通过俘获α粒子产生.星河系中与太阳系金属品貌联系的贫金属星的α?元素品貌增多轨则起先由Aller & Greenstein(1960年)所探讨,随后Clegg(1981年),Francois(1986年),Francois(1987年),Francois(1988年),Magain(1989年),Zhao & Magain等给出了相似的收场.1993年,Edverdsson给出了189颗光谱为F和G的矮星的α?元素的品貌, 得出在[Fe/H]>-1 dex时,[α/Fe]跟着[Fe/H]的增多而减少.

图1～5给出了O,Mg,Si,S,Ca相对Fe的品貌随[Fe/H]的变化.由于这些元素的化学演化图像大致调换,他们可能产生于统一个天体物理环境中.即:α?元素主要产生于夭折命的大质地星升天后的SNⅡ爆炸,中等质地星和小质地星在盘算中险些不产生α?元素和Fe,因此,当这些星爆发对星际介质孝顺时,[α/Fe]随[Fe/H]的变化拖沓;但跟着金属品貌的增多,有较龟龄命的SNⅠa的前身星升天后能产生难熬的元素Fe.这些超新星爆炸后,把多半的Fe抛洒到星际介质,引起了[α/Fe]的裁减.因此,在星系化学演化所有这个词阶段,品貌比率[α/Fe]反馈了SNⅡ,SNⅠa对星际介质的孝顺几许,化学演化收场能很好地说明这一趋势.

1981年,Clegg接洽了20颗光谱为F和G的主序星的S品貌,得出:这些星平均的[S/Fe]≈0.1dex,但有较大的品貌偏差为0.12?dex.尔后,Francois(1987年,1988年)使用微妙晰度(R≈80 000),低噪声(S/N≈100),波长为869.3和869.4?nm的SiⅠ的光电光谱,不雅测了领域是-1.6?dex≤[Fe/H]≤0.2dex的恒星,收场是在晕中的恒星的平均[S/Fe]≈0.6dex.诚然在低的[Fe/H],唯独极少许的S品貌不雅测贵寓与表面预言对比,但Francois的不雅测贵寓,却充分提供了在[Fe/H]=-1?dex近邻或[Fe/H]

1989年,Lambert指出:晕中恒星的平均[S/Fe]应该裁减0.2?dex.要是是这么,不错看出盘算收场将会相宜得更好.尔后1990年,Zhao测定了20颗南半球矮星的Ca品貌,这些星的金属品貌领域是:-3?dex≤[Fe/H]≤1.4?dex,得出这些星的平均的[Ca/Fe]≈0.41?dex.

1993年,Edverdsson使用微妙晰度(R≈60 000),低噪声(S/N≈200)的光电二极管和波长为871.2和871.7?nm的MgⅠ数字光谱,笃定了189颗光谱为F和G的矮星的Mg品貌,他们的测量收场是:当[Fe/H]=-1.0?dex时,[Mg/Fe]≈0.5?dex,然后随[Fe/H]快速下落,在[Fe/H]=0?dex时接近到太阳系品貌;同期用波长为614.5,780.0,873.5?nm的SiⅠ光谱笃定Si的品貌得出:[Fe/H]=-1.0?dex时,[Si/Fe]≈0.25?dex;在[Fe/H]=-0.1?dex时,接近太阳值;用波长为586.7和616.6?nm的CaⅠ笃定Ca的品貌.在-1?dex≤[Fe/H]≤0.2?dex领域内,收场是当[Fe/H]=-1.0?dex时,[Ca/Fe]≈0.25?dex;在[Fe/H]=-0.2?dex时,接近太阳值.对比可知扫数的盘算收场都与不雅测相宜得很好.

那么凭据安在呢?当光在职意两个星系之间传播时,光到达时比发轫运行时更红一些(即红移快意——译者).在不雅察者看来,输入光的波长拉长了,波峰之间的距离也变长了。这一快意唯独当星系正在互相离开时,才气得到说明。

恒星距离地球越远,汲取到它的光谱就越是有轨则的发红,这恰是哈勃所刺眼到的。从地球的角度看,这些恒星正在按他们各自与地球的距离成正比的速率蜕化。要是咫尺各星系正在互相拉大距离,那么曩昔它们一定比咫尺更接近一些。根据它们咫尺的扩张率意想,一百亿到二百亿年前,这些星系一定是都备辘集在所有这个词的。其实,初期的星系分离速率比咫尺快得多。因为不论促使全国物资向外爆炸的初能源是什么,从一发轫,重力的眩惑力就对冲力起着拖拽的作用,缓缓地使扩张牢固下来。好多科学家推算,约莫在一百五十亿年前,所有这个词全国处于爆炸性的急剧延迟之中.这种全国的爆发等于咱们频繁所说的大爆炸。

起头

在原始阶段,全国压缩得格外精采。挤压的收场使其温度远远突出今天最燥热的恒星的中心部分。在爆炸后的第一秒钟内,全国的温度高达摄氏一百亿度。这么的高温,连原子核都要被击毁。物理学家讹诈数学格局和原子加快器推算出了在全国造成的领先那刹那间所发生的亚原子造成翔实历程。

紧接在这刹那间之后的是一个温度相应较低的阶段(从大爆炸后的第一秒钟到三分钟之间)。在这一阶段中所发生的某些核反应留住了一些残迹AG百家乐到底是真是假。直到今天,还有一些原始的氦和氚留传住来。除此以外,还有缓缓衰减的原始高温——即贝尔实验室的接洽东谈主员所发现的微波辐照。

东谈主们一般把大爆炸曲解为一大堆物资在先于其存在的虚空中短暂炸开。这种看法意味着全国有一个明确的、较为密集的中心和较分散的、不绝扩大的左近。以致有一个不错不雅察得到的“角落”。在这个角落以外,虚无的空间不错无穷止的扩张。这种对于全国的描写尽管广为流传,但在两个方面却有着严重的失实。

起先,不应该把星系手脚是急促通过空间的,而应手脚是裹在一个延迟的空间之中的,就象受到烘烤后迟缓延迟的果子面包中的小葡萄干似的。爆炸的恰是空间自己.第二,咫尺尚无凭据证明全国有一个惟一的中心或角落.以咱们的千里镜所能不雅察到的来看,星系的散布是令东谈主欷歔地一致。一个不雅察者站在这些星系中的任何一个上头,他将会看到一幅与他在地球上看到的一模一样的全国图.这既标明全国在体积上是无穷的,其中均匀地散布着无穷的星系;而且,更为奇怪的是,它同期又标明,空间在体积上是有限的,但却莫得角落或界限。

这后一种可能性含蓄地抒发在爱因斯坦的“迂曲空间”见解中.一般东谈主可能很欢笑汲取地球名义的面积是有限而莫得角落和界限这种见解。因为这么一来,东谈主们就不错周游世界各地而不会从某个角落掉下去。相似,空间(缓缓扩张的)体积也可能是有限的。因此,原则上讲,一个乘车到各星系巡回的东谈主很可能周游全国各地而不会遭遇一处规模。要是有一位宇航的麦哲伦沿着一条直线离开地球进行环宇飞翔的话,他一定会从地球的另一面复返。

论断及接头

讹诈星河系化学演化的三成份模子,进一步本质了超新星爆发率、内落速率、质地面密度、恒星造成率和各分区质地比等敛迹条目的按捺.从盘算收场与不雅测值的相比不错看出,三成份多重量模子如实不错与绝大多数不雅测敛迹条目相相宜,相比简直地反馈星系演化历程是一个相比好的星系化学演化模子,由此不错愈加深刻地接洽多样元素品貌的星系化学演化.

对于厚盘,模子预言的贫金属星的数量大于不雅测收场,这可能由于:1) 厚盘与晕之间互相耦合,接洽精采,不易诀别,况且这些贫金属恒星较暗,很选藏到一个较完备的不雅测样本.2) 由于化学增丰激烈依赖于发轫质地函数IMF,关联词由于于今为止对IMF的接洽存在诸多不笃定的因素,取舍不同的发轫质地函数IMF收场可能有所不同,可能应进一步辩论发轫质地函数IMF随本事变化的情况,因此厚盘中的G矮星问题不是模子劣势.

另外,讹诈该模子,得到α?元素(O,Mg,Si,S和Ca)的品貌散布随金属品貌的变化轨则,并将盘算收场与不雅测收场进行相比.由盘算收场可见,所取舍模子大要重现太阳近邻区域的一系列不雅测特征,说明所取舍的星系化学演化模子是合理的.表面盘算得出:大质地星SNⅡ超新星的爆炸产生α?元素还有一些Fe元素,中等质地星和小质地星在盘算中不产生α?元素和Fe;SNⅠa超新星产生多半的Fe.品貌比率[α/Fe]反馈了SNⅡ,SNⅠa对星际介质的孝顺几许.盘算收场很好地相宜了这些不雅测趋势,说明所取舍的盘算行为是合理的.

由于三成份多重量模子不错比其他模子给出更多的联系星系演化方面的信息,因此它将在星系演化接洽方面发挥愈加难熬的作用;然而,咫尺星系化学演化模子以及恒星核合成产量仍具有较大的不定性.如Woosley & Weaver 1995年和Nomoto 1997年曾先后给出不同物理条目下ag百家乐正规的网站,多样质地SNⅡ超新星爆炸下元素的核合成的产量.为更深刻接洽元素星系化学演化历史和简直图像,需要更多、更精准的元素品貌不雅测贵寓,以精准地笃定SNⅡ,SNⅠa对元素核合成的产量的孝顺,异常是对α?族、铁峰元素品貌的不雅测.跟着恒星品貌不雅测贵寓的增多和精度的进步,对元素品貌散布及星系化学演化的接洽将干涉一个新的阶段。

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