恒星质量与引力势共同塑造气相金属丰度

金属丰度与星系质量之间的关系（即所谓的质量-金属丰度关系）是化学富集与星系性质之间标度关系中最强、最显著的一种。然而，目前尚不清楚这一关系主要追踪的是金属的保留还是金属的累积产生，因为过去的研究得出了对比鲜明的结果。我们通过对来自MaNGA巡天的4,500个星系的光谱数据立方体进行广泛的随机森林和偏相关分析来研究这一问题。我们发现恒星质量（$\rm M_*$）和重子引力势（$\rm \Phi_* = M_*/R_e$）是决定星系中气相金属丰度的两个最重要的物理量。然而，它们的相对作用强烈依赖于星系中心半径——0.7 $\rm R_e$以内的金属丰度主要取决于恒星质量，而0.9 $\rm R_e$以外半径处的金属丰度主要取决于引力势。这一发现可以这样解释：中心区域（$\rm R\leq 0.7~R_e$）的金属大部分被束缚，不受全局引力势影响，因此其金属丰度主要由累积产生的金属（即累积恒星形成历史，也就是 $\rm M_*$）决定；相比之下，在星系外围，金属的保留更关键地依赖于引力势，因此大半径处金属丰度对 $\rm \Phi_*$ 的依赖性更强。我们的发现调和了以往结果之间的明显差异。最后，我们发现恒星形成率是决定金属丰度的第三重要参数（仅次于 $\rm M_*$ 和 $\rm \Phi_*$），这与基本金属丰度关系的预期一致。