0 引 言
天文學中,將除氫,氦以外的所有元素均稱為金屬。研究星系金屬豐度的重要性是不言而喻的。通過對恒星化學成分的分析,我們有可能獲得關于恒星一生中發生的核反應類型和其他物理過程的某些證據。星系的演化可以部分的用其中恒星或其他物質形態在化學成分的差別加以探討。將來,有可能對星系團乃至整個宇宙的演化進行基于化學分析基礎上的研究。
目前人們對宇宙化學豐度了解的主要結果可以概述如下:氫是占壓倒優勢的最豐富的元素,占原子數的約90%;其次是氦,占約10%;其他元素數量極少,但星系光譜中的大多數譜線卻是由這些低豐度元素產生的。
WR星系是具有明亮致密核的漩渦星系,它的尺度小,但亮度高,光度的變化時標很小。WR星系可分為兩種類型,I型和II型,I型具有寬窄兩種的發射線,II型則只有窄發射線。
1 計算HII區金屬豐度的方法。
所謂HII區域,是指H離子占主導的區域,主要有:河外星系;銀河系的球狀星團;超新星遺跡;反射星云(冷的塵埃,氣體反射臨近恒星的光);行星狀星云:熱的氣體從中心星膨脹離開并形成殼式結構。
亮的彌漫星云凝聚的熱氣體,通常非對稱的圍繞在早型星的周圍,如O,B星等。
1.1 發射線方法的優點。
許多星系,特別是正在形成恒星的矮星系,如許多dI,BCGs,SB等,以及渦漩星系,包含有大量的氣體云,內部往往有大量的熱恒星。它們的光譜由許多星云發射線,這些發射線一般加在恒星連續譜的藍端,往往是氫和氦的復合線以及一些禁線,由這些譜線得到金屬豐度的方法已經非常成熟,可以使我們比較精確的了解到[O]為代表的HII區的化學信息(包括金屬豐度),誤差只有0.1)0.2dex.只要有大尺度HII區域,任何星系的光譜都可用這種方法。此外,與吸收線分析(模糊的線寬,嚴重的線飽和效應,多重速度成分以及輸運問題)所引起大的誤差相比,發射線方法是十分精確的方法。
這種方法還有一個最大的優點,那就是對于遙遠的HII區域,我們也可得出其金屬豐度。這樣,發射線方法成了我們研究高紅移星系的有力工具。
吸收線,發射線和連續譜結合起來是我們研究星系的主要信息來源。
1.2 P-方法計算HII區金屬豐度。
L.S.Pilyugin(2000)提出了一種全新的P-方法計算HII區的金屬豐度。下面簡述P-方法:
12+log(O/H)P=(R23+54.2+59.45P+7.31P2)P(6.07+6.71P+0.371P2+0.243R23)(1)
R2=I[OII]3727+3729/IHβ,R3= I[OIII]_4959+_5007/IHβ,R=R2+R3,P=R3/R23.(稱為激發參數),與電離參數的關系為: y=logP/(1-P)
值得指出的一點是,這個公式只對上文提到的雙值問題中的豐度偏高的值(12+log(O/H)大于8.2)成立。
Edmunds & Pagel(1984)指出, [OIII] 5007P[NII]6584與氧豐度存在單一的函數關系,而不會出現R23方法所存在的雙值問題。因此,[OIII]5007P[NII]6584也可以作為星系金屬豐度的有力指示者。關于R23方法的介紹可見(McGaugh1998,private communication)
對于12+log(O/H)小于8.2的窮金屬星系,其金屬豐度的確定是這樣做的:根據Edmunds & Pa-gel(1984)(1984 MNRAS 211 507)的Fig a1(b)(c)(即圖1),由(b)圖得知某星系是金屬窮或金屬富的,如果是金屬富的,則用(20)是直接計算出金屬豐度,如果是金屬窮的,則利用(c)圖計算出雙值問題中,豐度偏低得值,當然這個過程是通過計算機來完成。
關于p方法可靠性的問題討論可見
L.S. Pilyugin T.X. Thuan J.M. V)lchezastro-phP0210225
L.S. Pilyugin astro-phP0210385
L.S. Pilyugin astro-phP0211319
L.S. Pilyugin 1,F.Ferrini astro-phP0001055.
2 樣本光譜。
本文的光譜全部取自孔旭2002(astro-phP0205229)的97個藍致密星系的樣本,并由筆者進行了紅化及紅移改正,由于銀河消光改正對結果的影響非常小,故未對此進行考慮,本文選擇了5個WR-I型星系,4個WR-II型星系。5個WR-I型星系是Mrk335,Mrk352,Mrk6, Izw26,Mrk50;4個WR-II型星系是Mrk1,Mrk622,Mrk198,Mrk270.
3 計算結果。
從表1可看出,對于Mrk352, Mrk50,由于OII3727+3729由于信噪比極低無法精確測量導致金屬豐度無法測量。
由計算結果可看出,藍致密WR星系是金屬極貧的(小于7.91即太陽豐度值的十分之一),我們的結果給出了三個比目前已知的金屬豐度至最低的星系Izw18 (12 + log10 (OPH) = 7. 18,即Mrk270,Mrk335,Mrk622,這就需要進行進一步仔細檢驗。
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