[論文レビュー] Evolution of Stars and Gas in Galaxies

B. M. Tinsley|arXiv (Cornell University)|Mar 3, 2022

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 64

ひとこと要約

銀河における星の集団、化学的進化、光度特性がどのように相互関連するかを網羅的にレビューし、 IMF、星形成史、環境・動力学的効果を強調する。

ABSTRACT

Essentially everything of astronomical interest is either part of a galaxy, or from a galaxy, or otherwise relevant to the origin or evolution of galaxies. Diverse examples are that the isotropic composition of meteorites provides clues to the history of star formation billions of years ago, and cosmological tests for the deceleration of the Universe are strongly affected by changes in the luminosities of galaxies during the lookback time sampled. The aim of this article is to review some of the vital connections that galaxy evolution makes among many astronomical phenomena.

研究の動機と目的

• 星間集団が形態学的タイプを超えて銀河の形成と進化をどのように追跡するかを説明する。
• 銀河における化学的進化過程を要約する。核合成とガスフローを含む。
• 星形成史と星の進化に伴って銀河の光度学的性質がどのように進化するかを説明する。
• ダイナミクス、環境、銀河間相互作用が化学的および光度学的進化を形作る役割を論じる。

提案手法

• 定義と議論する initial mass function (IMF) と star formation rate (SFR) を formal notation: n(m) dm = phi(m) psi(t) dm dt および正規化。
• 太陽近傍における IMF を提示・解釈し、定常的な SFR および時間変化する SFR の状況を含む。
• 解析的 IMF の近似を分岐冪則として提供する。スロープは -x に corresponding to -x in m^-(1+x)（例：Eq. 2.9 の4区分）。
• 現在の恒星質量分布 n(m) を、過去および現在の SFR へ積分関係（例：Eq. 2.4–2.7）を介して関連付ける。
• 星数計、光度関数、質量-光度比から IMF に対する観測的制約を論じる。
• 金属量、ガスの流れ、星形成史が化学的および光度学的進化に与える影響を概説する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 星間集団が形態学的タイプを超えて銀河の形成と進化をどのように追跡するか？
• RQ2 Solar neighborhood における IMF の形はどのようで、過去および現在の星形成率とどのように関連するか？
• RQ3 化学的富の増加とガスの流れは、銀河および銀河半径内の金属分布をどのように形作るか？
• RQ4 IMF は普遍的か、それとも銀河間の環境や時代依存か？
• RQ5 ダイナミクス過程と環境相互作用は、銀河の化学的および光度学的進化にどのような影響を与えるか？

主な発見

• 銀河は形態、星間集団、ISМ 含有量の間に広い相関を示し、初期型システムでは古く赤い集団が、後期型では活発な星形成が見られる。
• 銀河の化学的組成は中心部から外側へと低下し、平均金属量は銀河の光度に伴い上昇する傾向がある。
• Solar neighborhood の IMF は単一の冪律ではなく、より高質量で斜度が増加する分岐区分で表す方が良い。
• Mass 0.4–50 Msun について、現在の日付の SFR は Solar neighborhood で約 3.0 Msun pc^-2 Gyr^-1、特定の IMF 正規化を与える。
• 現在の質量分布 n(m) と IMF は、星数計、寿命、SFR 歴史を介して n(m) = ∫ φ(m) ψ(t) dt のような関係や、定常またはゆっくり変化する SFR の下での簡約形を通じて制約できる。
• ハローとディスクの星間集団は、金属量と形成史が異なり、ハロー星は一般に金属量が低く、年齢が高い。