[论文解读] Role of disk galaxies in the chemical enrichment of the intracluster medium

D. S. Wiebe, Б. М. Шустов+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 15, 1999

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 11

一句话总结

本文挑战了仅椭圆星系向星系团内介质（ICM）富集重元素的传统假设，表明由于星系风和辐射驱动的尘埃喷射效率高，盘状（螺旋）星系每单位光度的贡献与椭圆星系相当。通过质量函数积分的损失速率，研究显示螺旋星系的有效金属损失与椭圆星系相当，其整体贡献较低主要由于星系数量较少。

ABSTRACT

Elliptical galaxies are often assumed to be the primary source of heavy elements in the intracluster medium (ICM), with the contribution of other morphological types being negligible. In this paper we argue that a role of spiral galaxies in the chemical evolution of the ICM is also important. This statement rests upon our recent calculations of the heavy element loss from a disk galaxy through the hot steady-state galactic wind and dust grains expulsion by stellar radiation pressure. We show that a typical disk galaxy is nearly as effective in enriching the ICM as an elliptical galaxy of the same mass. Having estimated the oxygen and iron loss from a single galaxy, we integrate them over the galactic mass spectrum. We show that the "effective" loss (per unit luminosity) from spiral galaxies is comparable to the loss from ellipticals. The dominant role of early-type galaxies in rich clusters is caused by that they outnumber spirals.

研究动机与目标

• 重新评估椭圆星系在向星系团内介质（ICM）富集重元素方面占主导地位的观点。
• 量化盘状（螺旋）星系通过星系风和尘埃驱逐机制对ICM化学富集的贡献。
• 比较螺旋星系与椭圆星系每单位光度的有效金属损失。
• 对星系质量函数积分金属损失，评估总富集潜力。

提出的方法

• 建模稳态星系风，以计算盘状星系中重元素（氧和铁）的损失速率。
• 考虑辐射压对尘埃颗粒的作用，估算尘埃喷射效率。
• 使用初始质量函数，对星系质量谱中的金属损失进行积分。
• 比较螺旋星系与椭圆星系每单位光度的有效金属损失。
• 应用星系质量、光度与金属产出率之间的经验关系。

实验结果

研究问题

• RQ1 盘状星系在星系团内介质化学富集中起到多大程度的贡献？
• RQ2 螺旋星系每单位光度的金属损失效率与椭圆星系相比如何？
• RQ3 在星系质量函数范围内，盘状星系的总金属产出量是多少？
• RQ4 星系风和辐射驱动的尘埃喷射如何影响螺旋星系的总金属输出？

主要发现

• 盘状星系在相同质量下损失氧和铁的速率与椭圆星系相当，表明其单位质量的富集效率相似。
• 在星系质量函数上积分后，螺旋星系每单位光度的有效金属损失与椭圆星系相当。
• 早期型星系在星系团ICM富集中占主导地位，主要归因于其更高的数密度，而非单个星系的富集效率更高。
• 尘埃颗粒上的辐射压显著增强了盘状星系的金属喷射，从而提升了其整体富集潜力。