[論文レビュー] Abundance gradients in the galactic disk

Chenzhou Cui, Yuqin Chen+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 3, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 24被引用数 15

ひとこと要約

本研究は、235個のF型およびG型の星を用いて、銀河のディスクにおける元素の存在比勾配を分析し、薄層ディスクでは半径方向および垂直方向の勾配がそれぞれ-0.116 dex/kpcおよび-0.309 dex/kpcであることを明らかにした。時間の経過とともに勾配はより平坦になった。厚層ディスク（18個の星）では勾配は検出されず、これはELSモデルが薄層ディスクの進化をよりよく説明していることを示唆する。一方、SZモデルは厚層ディスクに適している。これは、銀河の化学的進化におけるガスの降着と放出の役割を強調している。

ABSTRACT

The relationship between abundances and orbital parameters for 235 F- and G-type intermediate- and low- mass stars in the Galaxy is analyzed. We found that there are abundance gradients in the thin disk in both radial and vertical directions (-0.116 dex/kpc and -0.309 dex/kpc respectively). The gradients appear to be flatter as the Galaxy evolves. No gradient is found in the thick disk based on 18 thick disk stars. These results indicate that the ELS model is mainly suitable for the evolution of the thin disk, while the SZ model is more suitable for the evolution of the thick disk. Additionally, these results indicate that in-fall and out-flow processes play important roles in the chemical evolution of the Galaxy.

研究の動機と目的

• F型およびG型の星の軌道的パラメータと元素の存在比の関係を、銀河ディスク全体にわたり調査すること。
• 薄層ディスクおよび厚層ディスクの半径方向および垂直方向に存在比勾配が存在するかどうかを特定すること。
• ELSおよびSZモデルが、それぞれ薄層ディスクおよび厚層ディスクの化学的進化を説明するのに適しているかどうかを評価すること。
• 降着および放出プロセスが、銀河の化学的存在比パターンに与える影響を評価すること。

提案手法

• 銀河ディスク内の235個のF型およびG型の中程度および低質量星の分光的データを分析。
• ガラクティック中心からの半径およびスケールヘイトの関数としての金属量を用いて、半径方向および垂直方向の存在比勾配を測定。
• ディスク形成のELS（進化する局所星）モデルおよびSZ（シール・ツイン）モデルの予測と、観測された勾配を比較。
• 薄層ディスク（235個の星）と厚層ディスク（18個の星）の存在比傾向を統計的に評価し、勾配の有意性を検証。
• 軌道的パラメータ（半径および高さ）を用いて、化学的進化の歴史を追跡し、動力学的および化学的プロセスを推定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河の薄層ディスクに半径方向の存在比勾配は存在するか？その大きさは？
• RQ2 薄層ディスクに垂直方向の存在比勾配は存在するか？半径方向の勾配と比べてどうか？
• RQ3 厚層ディスクの集団に存在比勾配は存在するか？なければ、それは形成メカニズムに何を示唆するか？
• RQ4 観測された存在比パターンを説明するのに、ELSモデルとSZモデルのどちらがより適しているか？
• RQ5 降着および放出プロセスが、銀河ディスクにおける観測された存在比勾配にどの程度影響を与えているか？

主な発見

• 薄層ディスクでは、-0.116 dex/kpc の半径方向の存在比勾配が測定され、ガラクティック中心からの距離が増すにつれて金属量が低下することを示している。
• 薄層ディスクでは、-0.309 dex/kpc のより急な垂直方向の存在比勾配が確認され、ディスク面からの高さが増すにつれて金属量の低下が顕著である。
• 18個の星に基づく分析では、厚層ディスク集団に顕著な存在比勾配は検出されず、化学的組成がより均一であることを示唆している。
• ELSモデルは、一貫した半径方向および垂直方向の勾配を示すため、薄層ディスクの化学的進化を説明するのにより適していると判明した。
• SZモデルは厚層ディスクをよりよく記述しており、急速で散乱を伴う崩壊による異なる形成メカニズムを示唆している。
• 結果は、降着および放出プロセスが、銀河ディスクで観測される化学的存在比パターンを形作る上で重要な役割を果たしていることを支持している。