盘状星系形成半解析模型中的恒星形成与金属丰度梯度

我们更新了径向分辨的星系形成半解析模型（SAMs），该模型同时追踪星际介质（ISM）的原子和分子气体相。这些模型改编自 Guo 等人的模型，采用了与 Fu 等人相似的方法，并在来自 MS 和 MS II 的晕并合树上运行，主要改动如下：(1) 我们采用简单的恒星形成定律，其中 $\Sigma_{SFR} \propto \Sigma_{H2}$；(2) 我们将超新星产生的重元素直接注入晕热气体中，而不是先将它们与盘中的冷气体混合；(3) 我们使用 $v_{inflow} = \alpha r$ 形式的模型引入盘内径向气体流入。这些模型被用于研究当今星系中恒星形成率和气相金属丰度的径向分布。L* 星系中的 $\Sigma_{H2}$ 分布对流入速度施加了强烈约束，倾向于在 10kpc 星系中心半径处 $v_{inflow} \sim 7km/s$ 的模型。径向气体流入对气相和恒星金属丰度梯度影响甚微，而金属直接注入晕气体而非与冷气体混合的比例对它们的影响要大得多。在早期历元被抛射出星系的金属导致了预富集气体的晚期沉降，并使当今的气相金属丰度梯度更平缓。将 80% 的金属注入晕气体的方案能很好地拟合恒星质量大于 $10^{10} M_{sun}$ 的星系中观测到的平坦金属丰度梯度，以及星系盘外部的气相金属丰度与 sSPR 之间的关系。我们考察了气相金属丰度梯度与全局星系性质之间的相关性，发现它与星系的核球-总质量比相关性最强。这是因为在星系并合期间核球形成时气体被消耗，随后气相金属丰度梯度由新吸积的气体设定。