[論文レビュー] On star formation and chemical evolution in the Galactic disc

L. Portinari, C. Chiosi|arXiv (Cornell University)|Aug 30, 1999

Phase Equilibria and Thermodynamics参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、観測された金属量勾配とガス分布を再現するために、さまざまな星形成則を用いて銀河ディスクの化学的進化をモデル化する。金属量勾配を再現できるのは、特定の星形成則と、内側から外側へと形成が進むシナリオ——つまり、ガス降着 timescale が半径方向に増加する——の組み合わせに限られる。一方、ガスプロファイルの再現は依然として困難であり、モデルの改善が求められることを示唆している。

ABSTRACT

The abundance gradients and the radial gas profile of the Galactic disc are analysed by means of a model for the chemical evolution of galaxies. As one of the major uncertainties in models for galaxy evolution is the star formation (SF) process, various SF laws are considered,to assess the response of model predictions to the different assumptions. Only some SF laws are successful in reproducing the metallicity gradient, and only if combined with a suitable infall timescale increasing outward (inside-out formation scenario). Still, it is difficult to reproduce at the same time also the observed gas distribution; we therefore suggest further improvements for the models.

研究の動機と目的

• 銀河ディスクにおける径方向の元素組成勾配とガス分布を、化学的進化モデルを通じて理解すること。
• さまざまな星形成則が金属量とガス含量のモデル予測に与える影響を評価すること。
• 現在のモデルが観測された金属量勾配と径方向ガスプロファイルを同時に再現できるかどうかを特定すること。
• 現在のモデルにおける限界を同定し、将来の銀河進化シミュレーションのための改善策を提案すること。

提案手法

• 研究では、径方向勾配と時間に依存するガス降着を組み込んだ銀河ディスクの化学的進化モデルを採用する。
• 定数、指数関数的、および半径依存の形をとるさまざまな星形成則をテストし、金属量とガス分布に与える影響を評価する。
• モデルは、星形成とガス降着が銀河中心からの半径に応じて変化する「内側から外側への形成」シナリオを仮定する。
• 酸素や鉄などの主要元素の時間的進化を追跡し、観測された元素組成勾配と比較する。
• モデル出力は、ミルキーウェイの金属量およびガス表面密度プロファイルに関する観測データと照合する。
• 感度分析を実施し、観測傾向を最もよく再現する星形成則とガス降着 timescale を特定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どの星形成則が銀河ディスクにおける観測された金属量勾配を最もよく再現できるか？
• RQ2 1つのモデルが同時に金属量勾配と径方向ガス分布の両方を再現できるか？
• RQ3 ガス降着 timescale の半径依存性が、観測結果との一致度に与える影響は何か？
• RQ4 現在の化学的進化モデルがミルキーウェイのディスクを記述するうえで抱える限界は何か？
• RQ5 銀河ディスクにおける観測された元素組成とガスプロファイルを一致させるために必要な改善は何か？

主な発見

• 観測された金属量勾配を再現できるのは、特定の星形成則——特に半径依存性を持つもの——に限られる。
• これらのモデルの成功は、半径が大きい領域でガス降着 timescale が増加する「内側から外側への形成」シナリオに強く依存する。
• 金属量勾配を再現できたとしても、モデルは同時に観測された径方向ガス分布を再現するのに困難を伴う。
• この乖離は、星形成やガス降着に関する現在の仮定が単純化されすぎているか、不完全である可能性を示唆している。
• 研究は、星形成効率や半径依存性に関するモデル物理のさらなる精錬が不可欠であると結論づける。
• 結果は、正確な銀河化学的進化モデル化において、ガス降着 timescale の半径変動が極めて重要であることを強調している。