利用 TNG50 银河系/仙女座星系类似物经验推导金属丰度随时间和半径的演化

近期研究使用线性诞生金属丰度梯度来估计银河系盘面中 [Fe/H] 轮廓随时间的演化，并从 [Fe/H] 和年龄测量推断恒星的诞生半径 (R$_\text{birth}$)。这些估计依赖于银河系中心 [Fe/H] ([Fe/H](0, $\tau$)) 和诞生金属丰度梯度 ($\nabla$[Fe/H]($\tau)$) 随时间的演化——这些量是未知的，并在关键假设下推断得出。在这项工作中，我们使用来自 TNG50 模拟的银河系/仙女座星系类似物样本，研究在多种星系中恢复 [Fe/H](R, $\tau$) 和 R$_\text{birth}$ 的能力。利用恒星盘粒子，我们测试了使用近期提出的方法估计 R$_\text{birth}$、[Fe/H](0, $\tau$) 和 $\nabla$[Fe/H]($\tau)$ 所需的假设，以理解这些假设何时有效。我们表明，在大多数星系中，$\nabla$[Fe/H]($\tau)$ 可以从不同年龄的 [Fe/H] 范围恢复到 26% 以内，对于质量更大和棒结构更强的星系，精度更高。我们还发现，真实的中心金属丰度不能代表真正的盘面 [Fe/H] 轮廓；因此，我们建议改用投影中心金属丰度。我们样本中约一半的星系没有持续增丰的投影中心金属丰度，[Fe/H] 的稀释与并合事件相关。最重要的是，通过要求单一年龄、太阳邻域族群的 R$_\text{birth}$ 分布遵循由内而外的形成模式，可以约束和确认星系特定的 [Fe/H](R, $\tau$)。我们得出结论，检验与 R$_\text{birth}$ 相关的趋势对于银河系盘面和结构相似的星系是有效的，我们预期在 TNG50 中，假设当前的测量不确定性，R$_\text{birth}$ 可以恢复到 20% 以内。