H3 巡天揭示的银河系盘的形成
星系天体物理
2024-07-24 v2
摘要
我们利用由 H3 巡天光谱和 Gaia 天体测量确定的化学丰度 ([alpha/Fe] 和 [Fe/H])、主序拐点年龄以及运动学来确认银河系盘的形成。我们基于角动量和偏心率区分原位恒星与吸积恒星。高 alpha 的原位恒星序列至少延续到 [Fe/H]=-2.5,并展现出出乎意料的非单调行为:随着金属丰度增加,该星族在 [alpha/Fe] 上先下降,然后在 -1.3<[Fe/H]<-0.7 区间上升,并在更高金属丰度下再次下降。原位星族中的恒星数量在 [Fe/H]=-1 以上迅速增加。这些恒星的平均运动学在 [Fe/H]<-1 时较热且与金属丰度无关,而在更高金属丰度下变得越来越冷且呈盘状。原位高 alpha 恒星的年龄在 [Fe/H]<-1.3 时均匀非常老 (13 Gyr),在更高金属丰度下跨度更广 (8-12 Gyr)。用简单化学演化模型解释该化学丰度表明,非单调行为源于恒星形成效率的显著增大,始于 13 Gyr 前。这些结果支持这样一种图景:银河系第一个 1 Gyr 以“焖烧阶段”为特征,其间恒星形成效率低下、运动学具有显著无序并带有一定净旋转。随后盘经历向“沸腾阶段”的剧烈转变,其间恒星形成效率大幅提升、运动学呈盘状、形成恒星数量增加十倍。我们将此转变解释为 z~4 处银河系盘的形成。这一转变的物理起源尚不清楚,且似乎未被当前星系形成模型所重现。
引用
@article{arxiv.2204.02989,
title = {Birth of the Galactic Disk Revealed by the H3 Survey},
author = {Charlie Conroy and David H. Weinberg and Rohan P. Naidu and Tobias Buck and James W. Johnson and Phillip Cargile and Ana Bonaca and Nelson Caldwell and Vedant Chandra and Jiwon Jesse Han and Benjamin D. Johnson and Joshua S. Speagle and Yuan-Sen Ting and Turner Woody and Dennis Zaritsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.02989},
year = {2024}
}
备注
14 pages, 11 figures, submitted to OJAp