初始质量函数对星系化学增丰的影响
星系天体物理
2021-06-30 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
越来越多的证据表明恒星初始质量函数(IMF)可能远超经典的 Mi ~100 Msun 极限,但这一假设对星系化学增丰的影响仍有待澄清。我们旨在通过化学演化模型分析银河系薄盘和厚盘恒星的观测丰度来解决这一问题,该模型考虑了以对不稳定性超新星形式死亡的极高质量恒星的贡献。我们通过将取自自身流体静力恒星演化模型的星风抛射物与文献中的爆发抛射物相结合,构建了来自质量达 Mi ~ 350 Msun 的大质量和极高质量恒星的新的化学产额表。利用一个简单的化学演化代码,我们通过将预测与太阳邻域恒星的观测进行比较,分析采用不同产额表的影响。经过多次检验,我们聚焦于最能区分银河系这两部分化学模式的 [O/Fe] 比值。我们发现,对于在 Mi ~ 100 Msun 处截断的标准 IMF,我们可以重现薄盘恒星的多种观测约束,但同一 IMF 无法解释厚盘恒星的 [O/Fe] 比值。最佳结果是通过将 IMF 延伸至 Mi = 350 Msun 并包含极高质量恒星以星风和 pair-instability supernova(对不稳定性超新星)爆发形式的化学抛射物而获得的。我们的研究表明,PISN(对不稳定性超新星)在塑造银河系厚盘的化学演化中发挥了重要作用。包含其化学产额不仅更容易重现 alpha 增丰的水平,也更容易重现厚盘恒星在 [O/Fe] vs [Fe/H] 图中观测到的斜率。结论是,极高质量恒星对星系化学增丰的贡献可能相当重要,在化学演化模型中不应被忽略。
引用
@article{arxiv.2104.05680,
title = {On the effects of the Initial Mass Function on Galactic chemical enrichment},
author = {S. Goswami and A. Slemer and P. Marigo and A. Bressan and L. Silva and M. Spera and L. Boco and V. Grisoni and L. Pantoni and A. Lapi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.05680},
year = {2021}
}
备注
29 pages, 17 figures, accepted for publication in A&A