[論文レビュー] Inhomogeneous chemical evolution of the Galactic disk: evidence for sequential stellar enrichment?

Bob van den Hoek, T. de Jong|ArXiv.org|Jul 2, 1996

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、金属不足のガスの周期的降着と連続する星族の順次的豊度増加によって駆動される、はくちゅう銀河ディスク内の不均一な化学的進化が、同程度の年齢のF型およびG型矮星に観測された元素豊度のばらつきを説明すると提案している。このモデルは、[M/H]および[O/Fe]比の観測された散らばりをうまく再現しており、順次的豊度増加が全豊度変動の最大50％を占めることを示している。

ABSTRACT

We investigate the origin of the abundance variations observed among similarly aged F and G dwarfs in the local Galactic disk. We present arguments in support of combined infall of metal-deficient gas and sequential enrichment by successive stellar generations in the local Galactic disk ISM. We show that galactic chemical evolution models which take into account these processes simultaneously are consistent with both the observed abundance variations among similarly aged dwarfs in the solar neighbourhood and the abundances observed in the local disk ISM. For reasonable choices of parameters, these models can reproduce variations in [M/H] for individual elements M = C, O, Fe, Mg, Al, and Si as well as the scatter observed in abundance-abundance relations like [O/Fe]. For the same models, the contribution of sequential stellar enrichment to the magnitude of the observed abundance variations can be as large as 50%. We discuss the impact of sequential stellar enrichment and episodic infall of metal-deficient gas on the inhomogeneous chemical evolution of the Galactic disk.

研究の動機と目的

• 太陽系近傍の同程度の年齢のF型およびG型矮星に観測された元素豊度のばらつきを説明すること。
• 順次的星族による豊度増加と金属不足のガスの周期的降着が、はくちゅう銀河ディスク内の化学的不均一性を説明できるかどうかを調査すること。
• ガス降着と順次的豊度増加の併用モデルが、局所的星間物質における観測された元素豊度傾向を再現できるかどうかを検証すること。
• 順次的豊度増加が観測された元素豊度の散らばりに占める相対的寄与を定量化すること。
• このようなモデルが、太陽系近傍における観測された[M/H]および[O/Fe]豊度関係と整合的であるかどうかを評価すること。

提案手法

• 周期的金属不足ガスの降着と連続する星族による順次的豊度増加を含む銀河化学的進化モデルの構築。
• 時間に依存する化学的進化方程式を用いて、星間物質における元素（C, O, Fe, Mg, Al, Si）の生成と混合を追跡する。
• 異なる星族の星からの星間物質還元量を組み込み、ディスクの豊度増加歴を模擬する。
• モデル予測をF型およびG型矮星および局所的星間物質における観測された豊度分布と一致させる。
• 降着 timescale や豊度増加効率などのモデルパラメータを変化させ、観測との整合性と感度を評価する。
• 分散の定量的分解を用いて、順次的豊度増加が全観測散らばりに占める寄与を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 周期的金属不足ガスの降着と順次的星族による豊度増加が、同程度の年齢のF型およびG型矮星における元素豊度のばらつきをどの程度説明できるか。
• RQ2 ガス降着と順次的豊度増加を併用したモデルが、太陽系近傍における観測された[M/H]および[O/Fe]豊度傾向をどの程度よく再現できるか。
• RQ3 個々の要素（C, O, Fe, Mg, Al, Si）の観測された豊度散らばりのうち、どの程度が順次的星族による豊度増加に起因するか。
• RQ4 不均一なガス降着と順次的豊度増加の併合効果が、[O/Fe]のような豊度-豊度関係の散らばりにどのように影響するか。
• RQ5 局所的星間物質およびF/G矮星における観測された豊度パターンが、周期的ガス降着と順次的豊度増加を含むモデルと整合的であるか。

主な発見

• 金属不足ガスの周期的降着と連続する星族による順次的豊度増加を含むモデルは、同程度の年齢のF型およびG型矮星に観測された元素豊度のばらつきをうまく再現している。
• C, O, Fe, Mg, Al, Siの[M/H]の散らばりは、併用モデルによってよく再現されており、観測データと整合的である。
• [O/Fe]豊度比の散らばりも再現されており、局所的ディスクにおける観測傾向と整合的であることが示された。
• 順次的星族による豊度増加は、全観測豊度変動の最大50％を占め、化学的不均一性において重要な役割を果たしていることが強調された。
• モデルは、局所的星間物質における観測豊度と整合的であり、物理的に妥当であることを支持している。
• パラメータの変動から、降着 timescale や豊度増加効率の妥当な選択に対して、モデルが頑健であることが示された。