银河考古学:使用化学丰度映射银河历史

银河中观察到的不同化学元素经历截然不同的编程过程 — — 时间尺度千差万别关键对天文学家来说,这些差异从今天恒星中所含化学元素的丰量中清晰可见,为银河遥远历史提供重要线索。新的概述中,意大利里雅斯特大学Francesca Matteucci教授讨论用在银河学技术中的观察模型和计算机模型 — — 以及他们能告诉我们银河编组时间尺度的信息。

正像考古学家使用像碳日期等技术判定古代文物的年代一样,特定化学元素丰度对天文学家可能极有帮助,因为它们旨在重构银河系等星系历史研究者查找星系光谱中特定化学元素的独特指纹

如果这些观察显示快速成型元素丰度较高,加之缺少元素只能形成远长时间尺度,则必须显示恒星在银河历史初期形成反之,较高比例慢成形元素则表示相反

Nowasca光谱测量为银河上数以百万计的恒星提供数据,容积和丰度比可用作宇宙时钟,约束银河不同结构的形成时间尺度

研究者查找星系光谱中特定化学元素的独特指纹

Alpha/rion比率
我们今天在星光光谱中观察的化学元素 产生于各种戏剧性大相径庭的天文过程其中包括核心折叠超新星:当短寿命大规模恒星无法再养活自己时启动,并自大重力下崩溃

爆炸前,这些恒星核心托管核聚变命名为'alpha过程'oxygen等al-elements,如镁、硅、硫和钙,由大星生成,并被超新星仅在数以百万年时间尺度爆炸驱散, Mateucci描述银河编组后不久,这些元素即会排入星际空间,并组成我们今天可以观察的一些最古老恒星反之, 重元素如铁大全由Ia超新星组成并排出自Ia超新星由含有白矮星的二进制恒星触发

这些机构是小像太阳的恒星最稠密残留物 — — 形成需要数十亿年时间超新星爆炸发生时,白矮子从恒星伴生中不断窃取素材,直到达到“临界质量 ” 。 此时,恒星无法再受自身电子压强支持,并急剧爆炸 — — 喷射爆炸期间形成的铁块。

读取宇宙时钟
时间尺度差对天文学家大有帮助通过比较星光中阿尔法元素和铁相对丰度,他们可以判断银河结构中是否包含银河系恒星 — — 在Ia型超新星开始出现前早期形成。Matteucci解释方法称时延模型 用于重构星系历史

技术不单对银河内部结构学习有用通过重构不同类型星系 — — 无论是椭圆型、螺旋型或异常式 — — 形成时时时程,天文学家可以使用丰度比划分这些距离较远对象,即使从望远镜收集的图像中看不出银河类型。

除此以外,天文学家可以比较对alpha/ron比的观察与理论预测,使用计算机模型进化化学丰度允许它们对不同银河结构编程时标设置更精确约束

薄薄盘
Matteucci使用延时模型研究银河中心盘内alpha/ron丰度比的变化当我们观察银河边际螺旋星系时,它不会像恒星和星际灰云统一密度取而代之的是,我们将看到内侧磁盘,内含磁盘中大多数恒星,波长约1,000光年,星系中央平面上下方约1,000光年结构环绕在银河平面上下16 000光年以上

使用各种银河测量观察-包括Gaia-ESO公共光谱测量、Apache点观测银河演程实验和HERMES银河考古-Mattecucci和她的同事现在已经清楚地表明,厚盘特征远高于薄盘-揭示历史线索

内出编队
银河系首次出现时,盘形结构形成星形气和尘归中央平面Matteucci解释,光谱测量显示,银河中,这一切并非同时发生。最近观察到的厚薄磁盘恒星二分表示两盘由两次毒气失落事件组成

这些事件一定是在银河历史分叉点上发生的,缺铁密盘在大约10亿年后形成,薄盘大约70亿年后形成。显示厚盘组成比薄盘快, 并有恒星编组空白 介于大约四十亿年的两盘汇编中 Matteucci继续

化学进化模型显示银河暴快速形成并进化
10亿年

微盘丰度变化引人入胜说明银河磁盘经历异端编组过程Matteucci指出,这可能不一定讲全故事:随着时间的推移,她最近的研究显示,恒星迁移、星际气流和银河喷泉等效果可能改变两盘结构形成后alpha/ron丰度比通过计算计算机模型中的这些特效,她希望天文学家能够更精确预测银河历史如何展开

学习结构
光盘并非银河系中唯一可以以这种方式学习的部分:银河系以外,银河邻接都遍历恒星形成的独特历史研究这些结构的历史对研究银河光圈内恒星集群的天文学家有极大帮助,远超银河平面下方

某些理论显示,这些恒星不是银河本身形成的, 但它们曾是自己的矮星系, 捕捉到我们自己引力拉动Matteucci希望通过详细研究这些恒星的alpha/ron丰度比,或从小卫星星系采集到的恒星

Matteucci建议计算机模型 星系进化可验证银河暴发的理论化学进化模型显示银河暴快速形成进化 时间尺度小于10亿年

很明显,这显示银河暴发 前后并发归根结底 Matteucci显示 高级银河考古技术