Metalicitate

În astronomie , metalicitatea unui obiect este cantitatea adimensională care indică fracția de masă a elementelor de materie, altele decât hidrogenul sau heliul . Toate elementele mai grele sunt definite în astronomie ca metale .

Metalicitate, populații stelare și vârstă

Metalicitatea unui obiect poate oferi indicații ale vechimii sale. Conform teoriilor cosmologice actuale, când s-a format universul , acesta era compus aproape în întregime din hidrogen și heliu, astfel încât cele mai vechi stele (cele din populația II și populația III ) au metalicități foarte scăzute. Pe măsură ce universul îmbătrânește, conținutul de metale crește, de asemenea, din cauza nucleosintezei stelare și a îmbogățirii metalelor pe care le suferă mediul interstelar prin nebuloase planetare și supernove .

Definiția operațională și măsurarea metalicității

Metalicitatea Soarelui este de aproximativ 1,6% din masă .

Pentru alte stele din galaxie , metalicitatea este exprimată ca [Fe / H], care reprezintă logaritmul raportului abundenței de fier al stelei cu cel al Soarelui. Metalicitatea unei stele este măsurată prin spectrul de absorbție al elementelor conținute în atmosfera stelară. Există diferite formalisme matematice pentru exprimarea metalicității:

Metalicitatea în funcție de masă

X -> Funcția masei lui H.

Y -> Funcția masei lui He

Z -> Funcția masei „metalelor”

Unde se întâmplă că:

X+Y+Z=1

{\ displaystyle X + Y + Z = 1}

{\ displaystyle X + Y + Z = 1}

Compoziția primordială: X = 0,76 Y = 0,24 Z = 0,00

Compoziția solară: X = 0,70 Y = 0,28 Z = 0,02

Rețineți că metalicitatea poate fi exprimată și în funcție de numărul de atomi, caz în care se obțin valori mai mari pentru hidrogen și valori mai mici pentru heliu și metale.

Indicele de metalicitate

De obicei, valoarea metalicității se obține folosind abundența elementelor metalice ale Soarelui ca măsură principală. Această măsură nu este absolută, ci relativă. Liniile de absorbție observate sunt cele ale hidrogenului și fierului. Metalicitatea Soarelui este de 1,6% din masă. Indicele de metalicitate se obține din raportul Fe / H care reprezintă logaritmul coeficientului dintre abundența metalelor din stea și abundența solară. Aceasta este formula sa:

[{\rm {Fe}}/{\rm {H}}]=\log {\left({\frac {\rm {ab\,Fe}}{\rm {ab\,H}}}\right)_{*}}-\log {\left({\frac {\rm {ab\,Fe}}{\rm {ab\,H}}}\right)_{\rm {Sol}}}

{\ displaystyle [{\ rm {Fe}} / {\ rm {H}}] = \ log {\ left ({\ frac {\ rm {ab \, Fe}} {\ rm {ab \, H}} } \ right) _ {*}} - \ log {\ left ({\ frac {\ rm {ab \, Fe}} {\ rm {ab \, H}}} \ right) _ {\ rm {Sol} }}}

{\ displaystyle [{\ rm {Fe}} / {\ rm {H}}] = \ log {\ left ({\ frac {\ rm {ab \, Fe}} {\ rm {ab \, H}} } \ right) _ {*}} - \ log {\ left ({\ frac {\ rm {ab \, Fe}} {\ rm {ab \, H}}} \ right) _ {\ rm {Sol} }}}

unde ab este valoarea abundenței de fier (Fe) sau hidrogen (H) în funcție de caz.

Indicele de metalicitate al Soarelui va fi $[Fe/H]=0$ ${\ displaystyle [Fe / H] = 0}$ ${\ displaystyle [Fe / H] = 0}$ . Obiectele cu mai puține metale decât Soarele au un indice de metalicitate negativ, în timp ce alte obiecte bogate în metale au un indice pozitiv. Deoarece scara este logaritmică, o metalicitate de „-1” echivalează cu o abundență de zece ori mai mică decât cea a Soarelui, „-2” cu o abundență de o sută de ori mai mică decât cea a Soarelui și așa mai departe. În mod similar, un indice de „+1” corespunde unei abundențe de zece ori mai mare, „+2” de o sută de ori mai mare și așa mai departe.

Metalicitatea în Calea Lactee și alte galaxii

În galaxie, metalicitatea este mai mare în centru și mai mică în exterior. Acest lucru se datorează faptului că spre centrul galaxiei există mult mai multe stele și, în timpul existenței lor, mai multe metale s-au întors în mediul interstelar.
În mod similar, galaxiile mai mari tind să aibă metalicități mai mari. În cazul Norilor Magellanici , două mici galaxii neregulate care orbitează Calea Lactee , Norul Mare Magellanic are o metalicitate de aproximativ 40% din valoarea galactică, în timp ce Norul Mic Magellanic are aproximativ 10% metalicitate.

Bibliografie

Kuhn, Karl F., În căutarea universului. , Ediția a 4-a, Jones și Bartlett Publishers, 2004, p. 593, ISBN 0763708100 ,OCLC 52553801 .
Volker Bromm și Richard B. Larson, The First Stars , în Revista anuală de astronomie și astrofizică , vol. 42, n. 1, 17 august 2004, pp. 79–118, DOI : 10.1146 / annurev.astro.42.053102.134034 .

Elemente conexe

Stele metalice reduse

Portalul de fizică

Portalul Stelelor