文档介绍：山东大学
博士学位论文
贫金属星的化学丰度研究
姓名:任静
申请学位级别:博士
专业:理论物理
指导教师:赵刚; Christlieb
2012-12-08
摘要贫金属星是研究宇宙早期恒星形成和星系化学演化的重要工具。本文通过三个不同的工作,探究了如何从海量数据中搜寻感兴趣的贫金属星,以及从贫金属星独特的化学组成探讨宇宙早期恒星化学元素的增丰机制和演化历史。本文的第一部分介绍一个搜寻由“对不稳定性”超新星,爆发增丰的贫金属星的工作。理论研究提出,第一代大质量的恒星—以⒌男问浇崾⑴缟涞幕学物质增丰了后几代恒星形成的环境,然而目前并没有任何观测证据验证此类超新星爆发的存在。这类超新星爆发最重要的特征就是“奇一偶效应”和相对于铁元素的钙元素明显增丰,本工作便是利用后者在的低分辨率光谱中搜寻具有⒒б偶5钠督鹗粜恰的数据处理流程测定金属丰度的方法中大多数利用了线及和丰度的统计相关关系,因此得到的金属丰度与丰度有一定的相关性。而我们的工作是将叠加两根咧苯拥玫降摹綟疕】与给出的金属丰度相比较,从而选出可能增丰的贫金属星。在,藕阈中,最终选出颗星具有与相比增丰的丰度。接下来的工作,将对这些候选体的较高分辨率光谱’/蟹治觯橹の颐测定铁元素丰度方法的可靠性,并寻找其他幕卣鳌第二部分的工作分析了啪哂幸.【/一的恒星的钍丰度。分析使用了在疎天中利用疷鄄獾摹眘惫馄住W钪瘴颐堑玫星⑻讲饩ǘ鹊念试K胤岫龋约傲硗判堑念试K胤岫壬舷蕖6颗之前工作中研究过的贫金属星,我们的分析给出了一致的结果。这批贫金属星中的钍丰度覆盖姆段В琹/嚷试诘徒鹗舴岫仁背鱿值拿散,支持了之前的研究提出的袒Р霾灰恢碌募偎怠@肨K的衰变特性,我们估算了颗星的年龄,发现这些贫金属星的年龄分布存在弥散,尤其发现了两颗相对于元素,斐T龇岬钠督鹗粜牵獗砻疜畃
光谱,将共同波长覆盖范围内的光谱信噪比提高了扼倍,且与之前的工作—/一一与其他中子俘获元素相比,K赜胫把芯恐刑岬降腢元素可能存在不同的增丰机制,从而也指出了利用/垂浪闫督鹗粜悄炅浯嬖诘姆险。第三部分的工作是分析一颗超贫金属星的化学元素丰度。之前的研究结果表明这颗星是一颗龇岫凶臃裨K不增丰的贫金属巨星畁。我们利用了年和年两次的观测相比,使用了更多位于蓝端的金属谱线,分析了除、衷K氐丰度。分析中还利用将同一元素相同电离态的不同谱线叠加的方法来进一步提高谱线信噪比。结果确认了之前工作中“、、、、、等的丰度,改进了重元素的丰度上限,并首次测定了和的丰度。另外,由于在贫金属星中,/偕枰丫蛔阋宰既访枋龃笃愕慕峁购妥刺此我们计算了大多数元素的和改正。最后将/丰度结果与可能对该贫金属星进行化学增丰的超新星爆发模型进行了比较和讨论。关键词:元素丰度,恒星大气,对不稳定性超新星,光谱观测,化学增丰
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符号和缩略词能量单位,电子伏太阳质量,初始质量分布函数金属丰度分布函数对不稳定性超新星信噪比等值宽度分辨率快中子俘获慢中子俘获疦
山东大学博士学位论文———
饫锏钠督鹗粜侵附鹗舴岫萚/.齕第引言简介此金属丰度很低的恒星,即所谓的贫金属星蝗衔J窃谟钪嬖缙谛纬傻睦而,目前利用这种方法得到星系际介质的金属丰度疕灰.】远高于银河系中贫金属星的最低丰度/.俊虼思督鹗粜以及随后开展的许多大规模巡天项目,越来越多的贫金属星被发现,⒏咝旁氡鹊幕”大爆炸”发生后最初的几分钟,宇宙中只包含一%的氢,一%的氦和极少量的锂.。此后的约谀昀铮ü阈堑牟欢闲成和演化,逐渐形成锂和比重的元素谔焯逦锢硌е校话愠浦为”金属元素”,约占总物质组成的一。人类居住在位于太阳系内的一颗行星上,组成人类的化学物质反映了漫长的宇宙化学演化进展到太阳系形成时期,在太阳系所在位置的化学组成。由于宇宙早期缺乏金属元素,因年恒星,“活化石”。按照恒星演化理论,这些年老的恒星能够存活至今,质量应该在—。这些年老的恒星如何形成,有怎样的性质,又怎样影响下一代恒星和星系的形成和演化督鹗粜俏;卮鹫庑┪侍馓峁┝酥匾5观测证据。另外,直接观测高红移的目标是另外一种研究宇宙早期性质的方法,如利用星系或者类星体光谱中出现的猘云。然更能有效的追踪宇宙早期的化学遗迹。上世纪年代妊芯者渴状畏⑾至私鹗舴岫缺忍舻偷暮阈牵螅孀殴鄄馐侄蔚奶岣撸现贫金属星的金属含量也越来越低,正如图所示。这些贫金属星的化学性质揭示了宇宙早期的化学组成和质量分布函数等重要性质。目前研究者学丰度研究。尽管至今还没有发现真正的甀恒星,但是随着观测手段的提高,未