[論文レビュー] Two-component model for the chemical evolution of the Galactic disk

RX Chang, JL Hou+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 22, 1999

Thermodynamic properties of mixtures参考文献 2被引用数 13

ひとこと要約

本論文は、銀河のディスクの化学的進化を二成分モデルで提案し、二つのガウス型の降着エピソードによって厚いディスクと薄いディスクの形成を模擬する。観測されたG型巨星の金属量分布に対するカイ二乗検定を用いて、薄いディスクが形成された後に厚いディスクが形成される「薄いディスク後形成」シナリオが最良の適合を示し、銀河のディスク成分の段階的形成歴を支持する。

ABSTRACT

In the present paper, we introduce a two-component model of the Galactic disk to investigate its chemical evolution. The formation of the thick and thin disks occur in two main accretion episodes with both infall rates to be Gaussian. Both the pre-thin and post-thin scenarios for the formation of the Galactic disk are considered. The best-fitting is obtained through $χ^2$-test between the models and the new observed metallicity distribution function of G dwarfs in the solar neighbourhood (Hou et al 1998). Our results show that post-thin disk scenario for the formation of the Galactic disk should be preferred. Still, other comparison between model predictions and observations are given.

研究の動機と目的

• 二つの明確な厚いディスクおよび薄いディスク形成段階を有する二成分モデルを用いて、銀河ディスクの化学的進化を調査すること。
• 観測された金属量データと一致するかどうかを検証するため、薄いディスク形成の前後という二つのシナリオのうち、どちらがより適切かをテストすること。
• 観測された太陽系近傍のG型巨星の金属量に対するカイ二乗検定を用いて、銀河ディスクの最適降着歴を特定すること。
• モデル予測を太陽系近傍における金属量分布関数の観測データと比較すること。
• 化学組成パターンを用いて、銀河ディスクの形成順序を制約すること。

提案手法

• 厚いディスクおよび薄いディスクのそれぞれに別々の形成歴を持つ二成分化学的進化モデルを構築する。
• 両成分の降着率を時間に関するガウス関数としてモデル化し、二つの主要な降着エピソードを表す。
• 星形成、星の生成物、ガスのリサイクルを含む標準的な化学的進化方程式をモデルに組み込む。
• Houら（1998年）による太陽系近傍におけるG型巨星の観測金属量分布関数（MDF）とモデルを比較する。
• モデルの予測と観測結果を比較するため、カイ二乗検定を用いて最適適合シナリオを特定する。
• 前薄いディスクおよび後薄いディスク形成の両シナリオをシミュレートし、比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 太陽系近傍におけるG型巨星の観測金属量分布を最もよく説明するのは、前薄いディスク形成か、後薄いディスク形成のどちらのシナリオか？
• RQ2 ガウス型の降着歴を持つ二成分モデルは、銀河ディスクにおける観測された化学組成パターンを再現できるか？
• RQ3 化学的進化の制約に基づいて、厚いディスクと薄いディスクの形成の相対的タイミングと持続時間は何か？
• RQ4 モデルで予測された金属量は、太陽系近傍のG型巨星の観測MDFとどの程度一致するか？
• RQ5 最適適合モデルは、銀河のディスク成分の形成順序について何を示唆するか？

主な発見

• 後薄いディスク形成シナリオは、前薄いディスク形成シナリオよりも、観測されたG型巨星の金属量分布関数（MDF）に対して顕著に良好な適合を示す。
• カイ二乗検定の結果、後薄いディスクモデルが支持され、薄いディスクが厚いディスクの後に形成された可能性が高いことを示唆する。
• モデルは、二峰性の金属量分布を含む、観測されたG型巨星MDFの主要な特徴をうまく再現している。
• ガウス型降着率を有する二成分モデルは、観測データと整合する化学組成傾向を生成する。
• 結果は、銀河ディスクが最初に高い降着率で厚いディスクが形成され、その後に薄いディスクが形成されるという段階的形成歴を支持する。
• 本研究は、銀河のディスクが明確に時間的に分離された形成エピソードを経て進化したという考えに定量的根拠を提供する。