[论文解读] 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 5

一句话总结

本文提出，银河系盘面中不均匀的化学演化——由贫金属气体的周期性吸积和后续恒星世代的顺序性增益共同驱动——可解释同样年龄的F型和G型矮星之间观测到的元素丰度差异。该模型成功再现了[M/H]与[O/Fe]比值的观测离散度，其中顺序性增益贡献了高达50%的总丰度变化。

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.

研究动机与目标

• 解释太阳邻域中同样年龄的F型和G型矮星之间观测到的元素丰度差异。
• 研究顺序性恒星增益与贫金属气体周期性吸积是否能解释银河系盘面中的化学不均一性。
• 检验吸积与顺序性增益相结合的模型是否能再现本地星际介质中观测到的元素丰度趋势。
• 量化顺序性增益对观测到的元素丰度离散度的相对贡献。
• 评估此类模型与太阳邻域中观测到的[M/H]与[O/Fe]丰度关系的一致性。

提出的方法

• 构建同时包含贫金属气体周期性吸积与后续恒星世代顺序性增益的银河系化学演化模型。
• 使用时变的化学演化方程，追踪星际介质中元素（C、O、Fe、Mg、Al、Si）的生成与混合过程。
• 引入不同恒星世代的恒星产出，以模拟盘面的增益历史。
• 将模型预测与F型和G型矮星及本地ISM中的观测丰度分布进行匹配。
• 通过改变模型参数（如吸积 timescale、增益效率）来评估其对观测的一致性与敏感性。
• 通过方差的定量分解，评估顺序性增益对总观测丰度离散度的贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 周期性吸积贫金属气体与顺序性恒星增益在多大程度上可解释同样年龄的F型和G型矮星之间的丰度差异？
• RQ2 结合吸积与顺序性增益的模型在多大程度上能再现太阳邻域中观测到的[M/H]与[O/Fe]丰度趋势？
• RQ3 观测到的单个元素（C、O、Fe、Mg、Al、Si）丰度离散度中，有多少比例可归因于顺序性恒星增益？
• RQ4 不均一吸积与顺序性增益的联合效应如何影响[O/Fe]等丰度-丰度关系中的离散度？
• RQ5 本地ISM与F/G型矮星中观测到的丰度模式是否与同时包含周期性吸积与顺序性增益的模型一致？

主要发现

• 包含贫金属气体周期性吸积与后续恒星世代顺序性增益的模型，成功再现了同样年龄的F型和G型矮星之间观测到的元素丰度差异。
• C、O、Fe、Mg、Al与Si的[M/H]离散度被联合模型良好匹配，与观测数据一致。
• [O/Fe]丰度比的离散度也得到再现，表明与本地盘中观测趋势一致。
• 顺序性恒星增益贡献了高达50%的总观测丰度变化，凸显其在化学不均一性中的重要作用。
• 该模型与本地星际介质中的观测丰度保持一致，支持其物理合理性。
• 参数变化表明，该模型在合理选择的吸积 timescale 与增益效率下具有鲁棒性。