은하수의 통합된 금속성 프로파일

Nature Astronomy 7권, 951~958페이지(2023)이 기사 인용

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측정항목 세부정보

은하의 중원소 풍부도 프로필은 은하의 성장과 집합 역사에 엄격한 제약을 가합니다. 은하수는 현재 시간적으로 해결된 화학적 풍부함을 측정할 수 있는 유일한 나선 은하이기 때문에 이를 통해 금속성 기울기의 기원과 은하의 성장 역사와의 상관 관계에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 그러나 지금까지 이러한 풍부도 프로파일은 은하수와 일반 은하 인구를 비교하는 데 필요한 통합 빛 측정으로 변환되지 않았습니다. 여기서 우리는 우리 은하의 가볍고 통합된 항성 금속성 프로파일의 측정을 보고합니다. 우리는 은하수의 통합된 항성 금속성 프로파일이 ∧와 같은 부서진 모양을 가지고 있으며, 은하 중심 반경 7kpc 내부에 약간의 양의 기울기가 있고 외부에는 가파른 음의 기울기가 있음을 발견했습니다. 이렇게 깨진 통합 금속성 프로필은 독특하지 않지만 MaNGA 조사에서 관찰되고 TNG50 우주 시뮬레이션에서 시뮬레이션된 은하계 질량의 별 형성 은하에서는 흔하지 않습니다. 우리의 결과는 은하수가 그 질량의 은하에 대한 전형적인 금속성 분포를 가지고 있지 않을 수 있음을 시사하며, 따라서 풍부하고 다양한 은하 농축 과정에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다.

우리의 고향 은하인 은하수는 개별 별에서 얻을 수 있는 상세하고 시간적으로 해결된 관측으로 인해 은하 형성과 진화에 독특하고 엄격한 제약을 제공합니다. 그러나 은하수의 통합된 특성은 제대로 이해되지 않았으며, 이로 인해 일반 은하 집단의 맥락에서 은하수의 특성에 대한 자세한 비교 분석이 제한됩니다. 대부분의 경우 통합된 특성만 측정할 수 있습니다.

최근 은하계 전역에 걸쳐 수백만 개의 별을 매핑하는 대규모 분광학 조사의 출현으로 은하수의 통합된 별 인구 특성(예: 원소 존재비)에 대한 직접적인 측정이 가능해지고 있습니다. 이 연구에서 우리는 데이터의 선택 기능을 신중하게 고려하여 우리 은하의 방사형 통합 항성 금속성 프로파일의 측정을 제시하고 지역 우주와 우주 모두에서 비슷한 질량의 별 형성 은하와 직접 비교를 수행합니다. 은하 형성의 우주론적 시뮬레이션.

우리는 통합된 별의 금속성을 결정합니다(\([{\rm{Fe}}/{\rm{H}}]=\log \left(\frac{{N}_{\로 정의된 풍부한 철에 의해 추적됨). rm{Fe}}/{N}_{\rm{H}}}{\rm{N}_{{\rm{Fe}}_{\odot }}/{N}_{\rm{H} _{\odot }}}\right)\), 여기서 NFe/NH는 특정 별의 철과 수소의 수 비율이고 NFe⋅/NH는 태양의 비율입니다.) 프로필은 2~15 kpc입니다. APOGEE1로 관측된 스펙트럼과 Gaia2의 천문 데이터에서 파생된 개별 별의 화학적 존재비, 연령 및 거리를 사용하여 은하수를 측정합니다. 우리는 서로 다른 존재비의 별에 대한 조사 선택 기능을 개별적으로 수정하여 대상 별 샘플의 관측치를 본질적인 전체 항성 인구로 변환합니다. 다양한 존재비를 지닌 고유 집단의 획득된 광도 밀도 분포는 경량 평균 항성 금속성(방법)을 계산하는 데 사용됩니다.

모든 연령대의 별을 고려할 때 은하수의 경량 통합 별 금속성은 전체적으로 아태양계에 속합니다. 통합된 항성 금속성의 방사형 프로파일은 6.9 ± 0.6 kpc에서 파손을 보여주며, 파손 반경 내에서 0.031 ± 0.010 dex kpc−1의 양의 기울기와 그 너머에서 −0.052 ± 0.008 dex kpc−1의 음의 기울기를 갖습니다(그림 1 및 방법). 그러나 이러한 단절은 단일 연령 집단의 금속성 프로필에서는 나타나지 않으며, 이는 노년기 빈에서는 평평하거나 젊은 항성 집단에서는 가파르고 음수입니다. 젊은 인구의 급격한 변화는 은하수3,4,5,6,7,8,9의 어린 별과 H ii 영역에 대한 관찰과 일치합니다. 금속이 부족한 오래된 별(8~12 Gyr)의 총 광도 비율은 반지름에 따라 감소하는 반면, 젊고 금속이 풍부한 별의 경우에는 그 반대입니다. 이는 노년 인구의 더 짧은 스케일 길이, 즉 방사상으로 더 컴팩트한 구조와 일치합니다. 원반 내 오래되고 금속이 부족한 항성 집단과 젊고 금속이 풍부한 항성 집단의 방사상으로 다양한 기여는 내부 은하 12에서 금속성 프로파일의 양의 기울기를 발생시킵니다. 같은 이유로, 외부 은하의 음의 기울기는 더 큰 반경에서 지배적인 젊은층과 중년층 인구의 기울기를 반영합니다. 이러한 결과는 통합된 별의 금속성 프로파일과 은하수의 구조적 진화 사이의 흥미로운 연관성을 시사합니다.