银河系盘丰度梯度的起源与演化

基于银河系盘化学演化的简单模型，我们研究了盘氧丰度梯度及其时间演化。考虑了两种恒星形成率（SFR），一种是经典的 Kennicutt-Schmidt 律（$\Psi = 0.25 \Sigma_{\rm{gas}}^{1.4}$，以下简称 C-KS 律），另一种是修正的 Kennicutt 律（$\Psi = \alpha \Sigma_{{\rm{gas}}}^{1.4} ({V/r})$，以下简称 M-KS 律）。在两种情况下，模型都能产生一定量的丰度梯度，且梯度在盘演化的早期阶段更陡。然而，我们发现当采用 C-KS 律时，经典的化学演化模型（假设径向依赖的落时标）无法产生足够陡的现今丰度梯度。如果引入盘形成时标，这个问题就会消失，这意味着在早期，下落气体仅冷却到内盘，而外盘形成较晚。然而，这种模型会预测过去存在非常陡的梯度。当采用 M-KS 律时，模型能够正确预测当前的丰度梯度及其时间演化，与近期对银河系盘行星状星云和疏散星团的观测结果相符。我们的最佳模型还预测外盘（人为定义为 $R_g \ge 8kpc$ 的盘）的梯度比内盘更陡。来自造父变星、疏散星团和年轻恒星的外盘梯度观测结果显示出相当大的争议。造父变星也有一些迹象表明外盘丰度梯度可能具有双峰分布。需要更多数据来阐明外盘梯度问题。我们的模型计算表明，对于单个银河系型星系，对局部恒星形成的更好描述是修正的 KS 律。