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1、星系化学演化与轻元素丰度研究摘要元素丰度与星系化学演化研究是天体物理领域中的前沿课题.目前存在的最大问题是化学演化模烈不能同时满足各种观测约束,1佃模型导出的某些参数与观测结果或其它理论不符.本项目将基于新的观测约束建立新的模型,以探讨这一问题新的解决途径，并皿用于研究高红移类星体吸收云中加和氨丰度的观测结果，讨论其宇宙学意义元素丰度化学演化宇宙学Elementabundance/chemicalevolution/cosmology星系的化学演化研究是指观测、分析星际介质屮各种元索的丰度及具随时间的变化行为，考察怛星过程、星系动力学效应、星系相互作用等因素对元素丰度的影响.首先，星系
2、的化学演化过程是伴随着星系的形成和动力学演化而进行的,因此星系化学演化的研究是我们了解星系的形成、演化及其动力学过程的重要途径.其次，星系化学演化模型与恒星结构和演化理论冇关•元素的核合成产额和超新星爆发对重元索的贡献额是化学演化理论屮的-•个重要参数，该参数值的合理与否完全依赖于恒星结构和演化理论.因此，通过星系化学演化的研究可以验证当今的恒星结构和演化理论.第三,星系化学演化理论对宇宙学具冇重大意义.大爆炸核介成理论(SBBN)预言了宇宙核合成停止时轻元素侃，氨和锂)的丰度，计算了宇宙原初丰度与宇宙密度的关系.但目前所观测到的则是今天的丰度，在这市亿年期间恒星核过程、物质循环、星系
3、间物质的交换已显著地改变了星系中的元素丰度,使两者不能直接比较•建立星系化学演化模烈是解决这一问题的必经之路，因此，星系化学演化模型的结果可肓接用来检验人爆炸宇宙淫.国内外现状星系化学演化的理论研究在国内基本上加于空白•上海天文台在银河系结构和动力学演化方血冇着雄厚的研究基础他们以疏散星团为探针，对恒星形成效率(SFR)、初始质量函数(IMF)等作了大量的研究，已在这方而发表多篇论文.在元素丰度方面,北京天文台赵刚醇士领导的青年屮心在贫金属恒星金属丰度的观测和分析方面做了许多工作.在国外，由于人型空间和地面望远镜的相继建成，为远距离天体(如类星体吸收云，河外HII区等)进行高分辨率光谱
4、观测提供了良好条件•观测资料在不断增加•以新的资料为基础，星系化学演化理论的研究正在成为一个极其活跃的天体物理研究领域.1997年8刀在口木京都召开的IAU第23届全会上”星系化学演化”是五个主要专题讨论会之一.国际上，对星系化学演化模型研究最为活跃的有法国的Prantzos,Vangioni-Flam,惠人利的Mattcucci,美国的Scully,Olive等以及他们的小组.借助于先进的观测设备，美国空间望远镜研究所在元素丰度的观测上处于国际领先地位.但是，在观测和理论研究上H前都存在很多问题.首先,理论模型不确定性很人•合理的化学演化模型应能满足各种观测约束，如矮星金属含量分布函
5、数，年龄与金属丰度的关系,星际介质中的元素丰度梯度，超新星爆发率等等•但对人多这样的约束我们的了解甚少，模型不得不引入大量自由参数贞次，在笊(D)和氨(3Hc)原初丰度的观测屮，对高红移类星体吸收云的观测发现原初笊丰度存在看两组相羌达一个最级的值，这表明要么目前星系化学演化模型有问题，要么恒星结构和演化理论或者大爆炸核合成理论有问题•也可能其中的一组观测结果不对•针对这一挑战国际天文界在1997年召开了几次专题研讨会，出版了专题论文集.1998年7月又将在希腊召开主题为”宇宙屮的核素“国际学术会议,星系化学演化理论将是会议的主要内容z—.冃前，国内在高分辨率光谱观测上仍较为困难，而LA
6、MOST的实现将提供丰富的有关恒星、星系和星系际云等场所的光谱数据，这将为星系化学演化的研究提供极好的元素丰度资料.主要参考文献ChiappiniC・，MattcucciE,GrattonR.ApJ1997,477,765陈时，马珥,俞允强天文学进展1996,14(2),81侯金良天文学进展1997,15⑷，352PrantzosN.,Aubert0.A&Ap1995,302,69OliveK.A.,SchramnD.N.,ScullyS.T.,TruranJ.W.ApJ1997,479,752ScullyS.T.,CasseM.,OliveK.A.,Vangioni-flam
7、E.ApJ1997,476,521TheLightElementAbundances,ESOAstrophysicsSymposia,Springer,CraneP.cd.1995研究目标利用国内外最新的恒星和星团屮元索丰度的观测资料完备约束条件，建立合理的星系化V演化模型，考察星系屮各种恒星形成效率、初始质量函数以及动力学效应的影响，探讨轻元素D和3Hc的丰度演化特征及其宇宙学意义.研究内容1.为星系化学演化模型建立新的约束条件,包括：(1)
