银河系星际 $^{18}\text{O}/^{17}\text{O}$ 丰度比——是否存在径向梯度？

(摘要删节) 我们的目标是测定整个银河系的 $^{18}\text{O}/^{17}\text{O}$ 丰度比。这些比值提供了大质量恒星与中等质量恒星富集程度的度量。仅从 C$^{18}$O 和 C$^{17}$O 的 $J=1-0$ 谱线推导出的此类比值可能会受到系统误差的影响。因此，我们观测了 18 个显著的银河系目标（共 25 个位置）的 C$^{18}$O 和 C$^{17}$O ($1-0$)、($2-1$) 和 ($3-2$) 谱线，以及 $^{13}$CO ($1-0$) 和 ($2-1$) 谱线。结合 LVG 模型对数据集进行了分析，并考虑了光深效应。数据覆盖的银心距 $R$ 范围为 0.1 至 16.9 kpc（太阳圈位于 8.5 kpc）。在银河系中心附近，$^{18}\text{O}/^{17}\text{O} = 2.88 \pm 0.11$。对于延伸至 $R \approx 10$ kpc 的银盘，$^{18}\text{O}/^{17}\text{O} = 4.16 \pm 0.09$。在 $R \approx 16.5$ kpc 处，$^{18}\text{O}/^{17}\text{O} = 5.03 \pm 0.46$。假设 $^{18}\text{O}$ 主要在大质量恒星 ($M > 8 M_\odot$) 中合成，而 C$^{17}$O 主要是较低质量恒星的产物，那么来自银河系内部的比值表明 CNO 氢燃烧产物占主导地位，这在碳和氮同位素比值中也很明显。太阳系较高的 $^{18}\text{O}/^{17}\text{O}$ 值 (5.5) 相对于周围星际介质 (ISM) 的值，表明其形成过程中受到了附近大质量恒星的污染。银河系外部贫金属环境中的高值与在甚至更贫金属的大麦哲伦星云 (LMC) 中观测到的低值不符。显然，不能将银河系外部视为太阳邻域与小质量贫金属星系 ISM 之间的中间环境。沿银盘出现的明显 $^{18}\text{O}/^{17}\text{O}$ 梯度以及外盘与 LMC 同位素比值之间的差异，或许可以用各自恒星种群年龄的不同来解释。