Единый механизм формирования бимодального радиального распределения кислорода и железа в диске нашей галактики

Ачарова И.А. (1), Мишуров Ю.Н. (1,2), Лепине Ж.Р.Д. (3)

(1), Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия
(2), Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Россия
(3), Университет Сан-Паулу, Бразилия

АБСТРАКТ

	Предлагается единый механизм формирования бимодального распределения кислорода и железа по радиусу галактического диска. Под бимодальным распределением понимается наличие достаточно крутого градиента во внутренней части галактического диска (для r < 7 кпк ) и относительно пологого плато во внешней области (от r > 7 кпк и до 10 - 10.5 кпк) с изломом вблизи r ~7 кпк.
Развитая нами теория основывается на роли спиральных рукавов в формировании радиального распределения этих элементов. Как показано в наших расчетах, излом в их радиальном распределении в галактическом диске связан с т.н. коротационным резонансом - областью, где совпадают скорости вращения галактического вещества и спиральной волны плотности, ответственной за рукава. Поскольку главный источник кислорода - сверхновые II-го типа - строго концентрируются в спиральные рукава, влияние рукавов на распределение этого элемента ожидаемо. До недавнего времени проблему представляла близость бимодального распределения железа к распределению кислорода, поскольку предшественники сверхновых типа Ia, как считалось, имеют возраст несколько миллиардов лет, существенно превышающий время пересечения межрукавного пространства. Недавно было обнаружено, что предшественники сверхновых типа Ia делятся на 2 популяции - короткоживущие (массивные звезды с массами 5.5 - 8 солнечных масс) и долгоживущие (с массами  меньше 5.5 масс Солнца). Поскольку первый подтип сверхновых Ia , как и сверхновые II-го типа, концентрируются в рукава, то это и открывает возможность понять механизм формирования бимодальной структуры распределения не только кислорода, но и железа.
Помимо объяснения природы тонкой структуры распределения кислорода и железа по радиусу галактического диска, полученные результаты можно рассматривать как аргумент в пользу того, что возрасты короткоживущих предшественников СН Ia очень малы - существенно меньше 100 млн лет - характерного времени пересечения межрукавного пространства.
Согласно расчетам, с наблюдениями тонкой структуры радиального распределения кислорода и железа согласуются модели быстрого формирования галактического диска.
Выход железа от одной сверхновой II-го типа, согласующийся с радиальным распределением его в галактическом диске, существенно зависит от максимальной массы звезды, участвующей в круговороте вещества и синтезе тяжелых элементов в Галактике.
Профили радиального распределения кислорода и железа со временем деформируются, что не подтверждает популярные упрощенные модели, согласно которым распределение металличности описывается линейной функцией с постоянным по радиусу и не изменяющимся со временем наклоном.