[論文レビュー] An estimate of the time variation of the abundance gradient from planetary nebulae III. O, S, Ar, and Ne: A comparison of PN samples

W. J. Maciel, L. G. Lago+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 16, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 30被引用数 33

ひとこと要約

本研究は、酸素、硫黄、アルゴン、ネオンの全量を含む4つの惑星状星雲（PN）サンプルを用いて、銀河的半径方向の元素含有量勾配の時間的変化を調査する。均一なデータセットと非均一なデータセットを比較することで、過去6〜8ギガ年間にわたりO/H、S/H、Ar/H、Ne/H勾配が平坦化していることが確認され、平均してd[Fe/H]/dR ≈ –0.005 から –0.010 dex kpc⁻¹ Gyr⁻¹ のレートを示しており、のちの銀河ディスクの化学的進化が時間依存的であることを支持する。

ABSTRACT

The time behaviour of the radial abundance gradients in the galactic disk is investigated on the basis of four different samples of planetary nebulae, comprising both smaller, homogeneous sets of data, and larger, albeit non-homogeneous samples. Four different chemical elements are considered, namely, oxygen, sulphur, argon and neon. Our analysis support our earlier conclusions that, on the average, the radial abundance gradients have flattened out in the last 6 to 8 Gyr.

研究の動機と目的

• 複数の惑星状星雲（PN）サンプルを用いて、銀河ディスクにおける半径方向の含有量勾配の時間的進化を評価すること。
• 均一でないPNデータセットと比較することで、以前の勾配の平坦化に関する報告の妥当性を検証すること。
• 以前の研究が酸素と硫黄に限定していたのに対し、酸素、硫黄、アルゴン、ネオンの4つの主要な要素へ分析を拡張すること。
• 観測された含有量勾配の平坦化が、異なるデータセットおよび元素含有量において一貫しているかどうかを検証すること。
• のちの銀河の化学的進化モデルに対する観測的制約を提供すること。

提案手法

• 大規模で非均一なコンピレーション（基本サンプル）と、ヘンリー、ペリノット、IAG/USPの3つの小規模で均一なサンプルを含む4つの異なるPNサンプルを用いる。
• 各サンプルにおいて、O、S、Ar、Neの発光線分光法に基づく一貫した含有量決定を適用し、内部の一貫性を確保する。
• O/H、S/H、Ar/H、Ne/H勾配を[Fe/H]勾配に変換するために、[Fe/H] × (O/H)および[Fe/H] × (S/H)のキャリブレーションを用い、星間物質およびHII領域のデータと比較可能にする。
• 導出された勾配を銀河中心からの距離に対してプロットし、開放集団、セフェイド、OB連星、HII領域のデータと比較する。
• 理論的モデル予測（Hou et al. 2000; Chiappini et al. 2001）を観測傾向と比較する。
• 空間的に平均化された勾配を用いて、過去6〜8ギガ年間にわたり勾配の平坦化の速度を推定することで、時間的進化を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 過去6〜8ギガ年間にわたり、銀河ディスクにおける酸素、硫黄、アルゴン、ネオンの半径方向含有量勾配に測定可能な時間的変化が見られるか？
• RQ2 複数の均一なPNサンプルを含めることで、以前に報告された勾配の平坦化傾向の妥当性はどのように向上するか？
• RQ3 観測された含有量勾配の平坦化は、酸素、硫黄、アルゴン、ネオンの各要素において一貫しているか、それとも系として変動するか？
• RQ4 観測された含有量勾配は、理論的化学的進化モデルの予測とどのように一致するか？
• RQ5 観測された勾配の進化は、「内部から外側へ」形成するディスクのシナリオと整合するか？

主な発見

• 酸素、硫黄、アルゴン、ネオンの半径方向含有量勾配は、過去6〜8ギガ年間にわたり平坦化しており、論文IおよびIIの報告と一貫している。
• 勾配の平坦化の平均レートは、d[Fe/H]/dR ≈ –0.005 から –0.010 dex kpc⁻¹ Gyr⁻¹ と推定され、時間の経過とともに金属量勾配が顕著に減少していることを示している。
• ヘンリー、ペリノット、IAG/USPなどの均一なPNサンプルの導入により、データ還元および分析の不一致を考慮しても、勾配の平坦化傾向が強く支持されている。
• PNからのO/HおよびS/H勾配を[Fe/H]に変換した結果、開放集団およびセフェイドのデータとよく一致しており、時間依存的勾配進化の整合性が強化されている。
• Hou et al. (2000)の理論的モデルは観測と一致する平坦化を予測しているが、Chiappini et al. (2001)のモデルは勾配が急であると予測しており、データと一致しない。
• Esteban et al. (2005)のHII領域における再結合線に基づくO/Hの新しいデータは、[Fe/H]勾配に変換すると、観測された平坦化傾向をさらに支持する。