[논문 리뷰] An estimate of the time variation of the abundance gradient from planetary nebulae II. Comparison with open clusters, cepheids and young objects

W. J. Maciel, L. G. Lago외 1명|ArXiv.org|2004. 12. 10.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 39인용 수 19

한 줄 요약

이 연구는 행 星 나이에 따라 변화하는 [Fe/H] 농도 기울기의 시간적 변화를 행성상성운, 산란성운, 세프heid 변수 및 젊은 천체(OB별, HII 영역)의 데이터를 비교하여 밝혀낸다. 나이에 따라 변화하는 농도 측정치를 사용하여, 최근 80억 년 동안 기울기가 일관되게 평탄해지고 있으며, 평균 평탄화 속도는 0.005–0.010 dex kpc⁻¹ Gyr⁻¹이다. 이는 시간에 따라 변화하는 금속성 수확량을 고려한 내부에서 시작하는 화학적 진화 모델을 강력히 지지한다.

ABSTRACT

The temporal behaviour of the radial abundance gradients has important consequences for models of the chemical evolution of the Galaxy. We present a comparison of the time variation of the abundance gradients in the Milky Way disk as determined from a sample of planetary nebulae, open clusters, cepheids and young objects, such as stars in OB associations and HII regions. We conclude that the [Fe/H] gradients as measured in open cluster stars strongly support the time flattening of the abundance gradient as determined from O/H and S/H measurements in planetary nebulae. This conclusion is also supported by the cepheid variables, for which very accurate gradients and ages can be determined, and also by some recent estimates for OB stars and HII regions. It is estimated that the average flattening rate for the last 8 Gyr is in the range 0.005-0.010 dex/kpc/Gyr.

연구 동기 및 목표

• 다양한 항성 및 기체 추적자를 사용하여 은하수 디스크의 반경 방향 농도 기울기의 시간적 진화를 규명하는 것.
• 관측된 농도 기울기가 시간에 따라 변화하는 금속성 수확량을 고려한 내부에서 시작하는 디스크 형성 이론 모델을 지지하는지 평가하는 것.
• 행성상성운, 산란성운, 세프heid 변수, 젊은 천체 간의 기울기 측정치 간 괴리 문제를 일관된 [Fe/H] 변환을 적용하여 해결하는 것.
• 다중 추적자 일관성에 기반하여 최근 80억 년 동안 [Fe/H] 기울기의 평균 평탄화 속도를 추정하는 것.

제안 방법

• 행성상성운, 산란성운, 세프heid 변수 및 젊은 천체(OB 연합, HII 영역)로부터 고해상도 스펙트로스코픽 데이터를 확보하고 분석하여 개별 농도 비율을 유도한다.
• 이전 연구에 기반한 경험적 캘리브레이션을 사용하여 행성상성운의 O/H 및 S/H 농도를 [Fe/H]로 변환하여 다중 추적자 간 비교를 가능하게 한다.
• 행성상성운의 원성운 별에 대한 연령을 등온선 피팅 및 색-등급도 분석을 통해 할당한다.
• 정확한 연령 및 거리 측정이 가능한 세프heid 변수를 사용하여 최신 기울기 측정치를 기반으로 한다.
• 연령 구간에 따라 [Fe/H] 기울기를 편성하고 시간에 따른 평탄화를 탐지한다.
• 모든 추적자에 대한 오차 구간을 고려하여 통계 분석을 적용하여 기울기의 평균 평탄화 속도를 추정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하수 디스크의 반경 방향 [Fe/H] 농도 기울기는 시간이 지남에 따라 평탄해지고 있는가? 만약 그렇다면 그 속도는 얼마인가?
• RQ2 독립적인 추적자(행성상성운, 산란성운, 세프heid 변수, 젊은 천체)는 농도 기울기의 시간적 진화를 일관되게 제공하는가?
• RQ3 관측된 기울기는 시간에 따라 변화하는 수확량을 고려한 내부에서 시작하는 디스크 형성 이론 모델과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 최근 80억 년 동안 [Fe/H] 기울기의 평균 평탄화 속도는 얼마인가?
• RQ5 연령 및 금속성 농도 측정의 불확실성은 기울기의 추론된 시간적 진화에 어느 정도 영향을 미치는가?

주요 결과

• 산란성운의 별에서 유도된 [Fe/H] 기울기는 행성상성운에서 관측된 시간에 따른 평탄화 경향과 강력히 일치하며, 최근 80억 년 동안 지속적인 평탄화가 이루어졌음을 지지한다.
• 세프heid 변수는 젊은 연령(≤1 Gyr)에서 잘 정의된 더 급격한 기울기를 제공하지만, 여전히 오래된 천체보다 평탄해지는 경향을 보이며, 이는 경향을 확인한다.
• OB별 연합 및 HII 영역과 같은 젊은 천체들은 전체적인 평탄화 패tern과 일치하는 기울기를 보이며, 다중 추적자 일관성을 강화한다.
• 최근 80억 년 동안 [Fe/H] 기울기의 평균 평탄화 속도는 0.005–0.010 dex kpc⁻¹ Gyr⁻¹로 추정되며, 내부에서 시작하는 화학적 진화 모델의 예측과 일치한다.
• 결과는 금속성에 따라 변화하는 수확량과 내부에서 시작하는 디스크 형성 가정을 하는 Hou 등(2000)의 이론 모델과 일치하지만, 은하 역사의 첫 5–60억 년에 대한 결론은 도출하지 않는다.