天の川銀河の統合された金属性プロファイル

Nature Astronomy volume 7、951–958 ページ (2023) この記事を引用する

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メトリクスの詳細

銀河の重元素存在量プロファイルは、銀河の成長と集合の歴史に厳しい制約を課します。 天の川銀河は現在、時間的に分解された化学存在量を測定できる唯一の渦巻銀河であるため、金属度勾配の起源と銀河の成長履歴との相関関係についての洞察が可能になります。 しかし、これまでのところ、これらの存在量プロファイルは、天の川銀河と一般的な銀河集団を比較するために必要な統合光測定に変換されていません。 今回我々は、銀河系の軽量で統合された恒星の金属性プロファイルの測定結果を報告します。 天の川銀河の統合された恒星の金属量プロファイルは、∧ のような壊れた形状をしており、銀河中心半径 7 kpc の内側では緩やかな正の勾配、外側では急な負の勾配を持っていることがわかりました。 天の川銀河のこの壊れた統合金属量プロファイルは独特ではありませんが、MaNGA 調査で観察され、TNG50 宇宙論シミュレーションでシミュレートされた天の川質量星形成銀河の間では一般的ではありません。 私たちの結果は、天の川銀河がその質量の銀河としては典型的な金属量分布を持たない可能性があることを示唆しており、したがって、多種多様な銀河濃縮プロセスについての貴重な洞察を提供します。

私たちの故郷である天の川銀河は、個々の星から得られる詳細で時間的に分解された観測結果により、銀河の形成と進化に独特で厳しい制約を与えています。 しかし、天の川銀河の統合された特性はほとんど理解されておらず、そのため、一般的な銀河集団との関連で天の川銀河の特性を詳細に比較分析することは制限されており、その大部分については統合された特性のみが測定可能です。

銀河系全体の何百万もの星をマッピングする大規模な分光調査の最近の出現により、天の川銀河の統合された恒星集団特性 (元素存在量など) の直接測定が可能になりつつあります。 この研究では、データの選択関数を注意深く考慮しながら、銀河の放射状統合恒星金属量プロファイルの測定結果を提示し、局所宇宙と宇宙の両方にある他の同様の質量の星形成銀河との直接比較を行います。銀河形成の宇宙論的シミュレーション。

統合された恒星の金属量 (\([{\rm{Fe}}/{\rm{H}}]=\log \left(\frac{{N}_{\ で定義される鉄の存在量によって追跡) によって追跡されます) を決定します。 rm{Fe}}/{N}_{\rm{H}}}{\rm{N}_{{\rm{Fe}}_{\odot }}/{N}_{\rm{H} _{\odot }}}\right)\)、ここで、NFe/NH は特定の星における鉄と水素の数比、NFe⊙/NH⊙ は太陽におけるその比です) の 2 ～ 15 kpc のプロファイルAPOGEE1 で観測されたスペクトルと Gaia2 からの天文データから導出された個々の星の化学存在量、年齢、距離を使用した天の川銀河。 私たちは、存在量の異なる星の調査選択関数を個別に補正することにより、対象とした星のサンプルからの観測結果を固有の恒星集団全体に変換します。 次に、異なる存在量の固有集団の得られた光度密度分布を使用して、軽量加重平均恒星金属量を計算します (方法)。

あらゆる年齢の星を考慮すると、天の川銀河の軽量で統合された恒星の金属性は全体的に亜太陽系です。 統合された恒星の金属性の半径方向プロファイルは、6.9 ± 0.6 kpc で破断を示し、破断半径内では 0.031 ± 0.010 dex kpc−1 の正の勾配、それを超えると−0.052 ± 0.008 dex kpc−1 の負の勾配を示します (図.1および方法）。 しかし、この切れ目は単年齢集団の金属量プロファイルでは見られず、老年期のビンでは平坦であるか、若い恒星の集団では急峻でマイナスになります。 若い集団の急勾配は、天の川銀河内の若い星と H ii 領域の観察と一致しています 3,4,5,6,7,8,9。 金属の少ない古い恒星集団（8 ～ 12 ギヤ）の全光度の割合は半径とともに減少しますが、より若い、金属の豊富な集団ではその逆が当てはまります。 これは、古い個体群のより放射状にコンパクトな構造、つまり鱗の長さが短いことと一致しています10,11。 円盤内の金属に乏しい古い恒星集団と金属に富む若い恒星集団の寄与が放射状に変化することにより、内側銀河 12 の金属量プロファイルに正の傾きが生じます。 同じ理由で、外側銀河の負の傾きは、より大きな半径で優勢な若年層と中年層の人口の傾きを反映しています。 これらの結果は、統合された恒星の金属性プロファイルと天の川銀河の構造進化との間の興味深い関連性を示唆しています。