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不同星族恒星的年龄—金属丰度关系

作　者: 梁波
导　师: 李冀
学　校: 河北师范大学
专　业: 天体物理
关键词: 天体物理学 银河系 薄盘 厚盘 晕 恒星 年龄-金属丰度关系
分类号: P141
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


银河系恒星的年龄-金属丰度关系(AMR)是研究星系形成和化学演化的一个基本问题,但这一关系是否存在至今仍在讨论和争议之中,因此有必要对AMR进行进一步的研究。为此,我们分别选取了2组观测样本:一组是包括4个大样本恒星的观测工作,其金属丰度是由测光的色指数确定的;另一组是包括13个较小样本的观测工作,其金属丰度是由分析高分辨率恒星光谱确定的,目的是通过对这些样本的统计和分析讨论银河系恒星是否存在年龄-金属丰度关系。我们的工作主要包括以下两部分:第一部分是大样本的统计分析。恒星样本取自近年来的4个大样本观测工作,分别包括552颗、1382颗、5828颗和14000多颗恒星。我们详细分析比较了不同样本的恒星年龄、金属丰度的差异,并分别讨论了它们的年龄-金属丰度关系。通过对这些大样本工作的详细比较和分析,从3个较大的样本之间包含的共同恒星中选取了年龄比较一致的恒星构成了2个新样本A和B,分别包括4007和1042颗恒星。然后用纯运动学标准确定了样本A和B中每颗恒星的星族成分,分别讨论了薄盘和厚盘恒星测光的年龄-金属丰度关系。第二部分是多样本的分析。选取的样本包含13个较小观测样本的工作,其金属丰度是由分析高分辨率光谱确定的。从这些样本中选取了641颗恒星,包括434颗薄盘星,157颗厚盘星和50颗晕星。为避免不同样本给出的恒星年龄的系统误差,我们利用等年龄线方法统一计算了这些样本星的年龄,再结合这些样本给出的分光金属丰度,分析了得到的薄盘、厚盘和晕族恒星分光的年龄-金属丰度关系。我们的主要结果和结论如下:(1)对于薄盘恒星,存在两种似乎矛盾的AMR结果,由大样本分析得到的年龄-(测光)金属丰度关系非常微弱,但由多样本分析得到的年龄-(分光)金属丰度关系却比较明显,究竟哪种关系更为确切,还需要进一步的探讨,但我们认为这种明显的年龄-(分光)金属丰度关系很可能是样本选择效应造成的;厚盘恒星的测光和分光的年龄-金属丰度关系都表明厚盘恒星中存在年龄-金属丰度关系,即恒星年龄随金属丰度的增加而变小,平均来说金属丰度每增加0.1 dex恒星年龄就减小1 Gyr;晕族恒星中未发现明显的年龄-金属丰度关系。(2)薄盘恒星、厚盘恒星和晕族恒星的金属丰度沿AMR的弥散度都远大于观测误差。薄盘和厚盘恒星金属丰度的弥散度大小基本上一致,但薄盘恒星金属丰度的弥散度随恒星年龄的增加有变大的趋势,厚盘恒星金属丰度的弥散度随恒星年龄的增加却有变小的趋势。而晕族恒星金属丰度的弥散比薄盘恒星以及厚盘恒星的金属丰度弥散都大。(3)从恒星的元素丰度[Mg/Fe]与恒星年龄的关系来看,薄盘星的[Mg/Fe]随着恒星年龄变老而增加,但有很大的弥散;厚盘星的[Mg/Fe]的平均值几乎不随年龄变化而变化,对于富[Mg/Fe]的厚盘星,它们的[Mg/Fe]集中于0.3~ 0.5的范围内,而贫[Mg/Fe]的厚盘星,恒星愈年老其[Mg/Fe]愈贫;晕星的[Mg/Fe]和年龄没有任何相关关系。(4)我们的结果表明薄盘、厚盘和晕族恒星的平均年龄分别约为4 Gyr、9 Gyr和13 Gyr,平均金属丰度分别约为-0.18、-0.36和-1.28。我们的结果表明,恒星的年龄-金属丰度关系受多种因素的影响,如样本的选择效应、恒星年龄和金属丰度计算方法的差异,以及样本的纯度等,这也是今后更进一步探讨恒星的年龄-金属丰度关系时需要注意的问题。

全文目录


中文摘要  3-5
英文摘要  5-9
引言  9-12
1 确定恒星年龄以及金属丰度的方法  12-15
  1.1 确定恒星年龄的方法  12-14
  1.2 确定金属丰度的方法  14-15
2 大样本的统计分析—测光AMR  15-27
  2.1 样本介绍  15-16
  2.2 不同样本的年龄比较  16-18
  2.3 不同样本恒星金属丰度的比较  18-19
  2.4 不同样本恒星的年龄-金属丰度关系比较  19-22
  2.5 不同星族恒星的年龄-金属丰度关系  22-27
    2.5.1 样本的选取  22-23
    2.5.2 星族的划分  23-24
    2.5.3 薄盘恒星的年龄-金属丰度关系  24-25
    2.5.4 厚盘恒星的年龄-金属丰度关系  25-27
3 多样本的分析—分光 AMR  27-36
  3.1 样本的选择  27
  3.2 样本恒星金属丰度和年龄的确定  27-31
    3.2.1 恒星金属丰度的确定  27
    3.2.2 恒星年龄的确定  27-31
  3.3 不同星族恒星的年龄-金属丰度关系  31-36
    3.3.1 星族的划分  32-33
    3.3.2 薄盘恒星的分光年龄-金属丰度关系  33-34
    3.3.3 厚盘恒星的分光年龄-金属丰度关系  34-35
    3.3.4 晕族恒星的分光年龄-金属丰度关系  35-36
结论  36-53
参考文献  53-59
附录  59-62
致谢  62-63
攻读学位期间取得的科研成果清单  63

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 天文学 > 天体物理学 > 实测天体物理学
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