银盘化学演化及恒星形成历史

发布时间：2020-03-26 09:25

【摘要】：太阳附近G矮星金属丰度分布函数是目前银河系化学演化模型的最严格的观测约束之一。本文以G矮星金属丰度分布为线索，从观测和理论两方面研究银盘的化学演化，试图探讨银盘形成和演化方面的一些基本知识。首先，我们得到了一个新的G矮星金属丰度分布函数。利用一个更大的太阳附近G矮星样本，由uvby测光数据定出G矮星的金属丰度。由于体积有限的样本可能低估贫金属星的数目，应该对原始金属丰度分布进行标高改正。另外，还需对观测误差进行改正。结果表明，新得到的G矮星金属丰度分布在峰值和贫金属端与以前的结果存在明显差异。其次，以我们得到的G矮星金属丰度分布函数作为观测约束，比较了四种采用星际介质化学丰度非均匀假设的解析模型。结果表明，对于简单和坍缩模型，采用非均匀假设后，“G矮星问题”仍然存在，说明这两个模型的假设与实际情况相差甚远。PIE和PPY模型的预言在贫金属端与观测符合较好，表明这两个模型可以粗略描述银盘形成初期的化学演化特征，但是，银盘演化的大部分时期不能被当作封闭系统看待。最后，我们建立了银盘化学演化的双成份模型，，即考虑到银盘是由薄盘和厚盘两种成份构成的，并假设厚盘和薄盘分别是由两次不同的气体内落形成的。由于目前存在两种类型的厚盘形成机制，我们考虑了厚盘先于薄盘形成和厚盘晚于薄盘形成这两种双成份模型。以我们得到的太阳附近G矮星金属丰度分布函数作为主要观测约束，定量比较了四种银盘化学演化模型（包括封闭模型、单成份模型、厚盘先于薄盘形成和厚盘晚于薄盘形成的双成份模型）。结果表明，对于封闭模型，采用新的观测约束后，“G矮星问题”仍然存在；假设有气体不断内落才逐渐形成银盘的单成份模型能够定性符合观测约束，但是模型置信度很低，仅为30％，而双成份模型的置信度可达到50％。因此，若想详细研究银河系化学演化，必须将薄盘和厚盘区别对待。计算结果表明，两种双成份模型的最佳拟合均能符合G矮星金属丰度分布函数，模型置信度均达50％。所以，仅仅依据G矮星金属丰度分布函数的定量拟合，难以判别哪一种双成份模型更为合理。现今太阳附近厚盘的质量面密度在我们的双成份模型中是重要的可调参数之一。为了得到最佳拟合，厚盘先于薄盘形成的模型所要求的本地厚盘的现今质量要远大于恒星计数给出的结果，而厚盘晚于薄盘形成模型在这一方面与恒星计数的结果比较一致。因此，我们比较趋向于后一种模型，即认为先形成薄盘，由于薄盘的某种作用或结果，才逐渐形成厚盘。另外，我们将厚盘晚于薄盘形成模型的计算结果与其它观测约束进行了比较，结果表明，除银盘径向丰度梯度以外，模型预言能够很好地符合其它观测约束。观测表明银盘内部区域的丰度梯度较陡，外部区域的较平，而模型的计算结果与此相反，可能是由于模型采用的恒星形成速率太简单，在气体密度较低的外部区域与实际的恒星形成行为相差较大。
【学位授予单位】：中国科学院上海天文台
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：1999
【分类号】：P156.5;P152

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