层级形成模型中的星系化学演化——I. 本地宇宙中的早型星系

我们在层级星系形成范式下的宇宙学半解析模型中研究了早型星系的金属丰度和丰度比。为此，我们实现了一个详细的星系化学演化模型，现在可以预测半解析模拟中星系单个元素的丰度。这是首次包含主动星系核反馈的半解析模型采用了放宽瞬时循环近似的化学演化方案。我们发现新模型能够再现观测到的质量-金属丰度关系，并且首次在半解析模型中再现了观测到的质量-丰度比关系的正斜率。我们的结果表明，为了同时匹配这些早型星系的观测结果，需要使用非常轻微顶重的初始质量函数（即斜率 x=1.15，而非标准的 x=1.3），以及较低比例爆发为 Ia 型超新星的双星系统。我们还检查了模拟星系中的超新星爆发率。在早型（非恒星形成）星系中，我们的预测也与观测到的超新星率一致。然而，在恒星形成星系中，需要比我们首选模型更高比例的 Ia 型超新星双星系统才能匹配数据。但是，如果我们偏离经典模型，引入延迟时间非常短的 Ia 型超新星族群，我们的模型就能同时很好地匹配观测到的金属丰度、丰度比和超新星率。