АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2026, том 81, № 2, страницы 174–184
МАССИВНЫЕ СВЕРХНОВЫЕ ЗВЕЗДЫ И ГРАНИЦА МЕТАЛЛИЧНОСТИ КАРЛИКОВЫХ ГАЛАКТИК
© 2026
Н. А. Тихонов1*
1Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук, Нижний Архыз, 369167 Россия
*E-mail: ntik@sao.ru
*E-mail: ntik@sao.ru
УДК 524.7-36:524.352
Поступила в редакцию 9 октября 2025 года; после доработки 30 декабря 2025 года; принята к публикации 22 января 2026 года
Повышение металличности межзвездной среды галактик происходит при участии многих физических процессов. Эти процессы различаются по массе и химическому составу вещества, поставляемого в межзвездное пространство. Массивные сверхновые звезды имеют массы от 8 до 100\(\,M_{\odot}\) и при взрыве выбрасывают в окружающее пространство максимальное количество тяжелых элементов. Последствия таких вспышек легче всего обнаружить в галактиках самых малых масс. На основе зависимости между светимостью галактик и их ярчайших звезд, а также теоретических моделей массивных сверхновых и изохрон звезд с массой \(8.3–8.7\,M_{\odot}\), мы определили, что в галактиках со светимостью ниже \(M_B = -12\,.\!\!^{\rm m}5\) должны отсутствовать звезды с массой более \(8\,M_{\odot}\). Это означает, что в таких галактиках не могут появиться массивные сверхновые звезды и галактики лишены основного источника обогащения металлами. Такое ограничение должно наблюдаться как падение металличности галактик при \(M_B = -12\,.\!\!^{\rm m}5\). По данным из литературных источников была построена диаграмма «светимость – металличность», на которой действительно виден скачок металличности при значении светимости \(M_B = -12\,.\!\!^{\rm m}5\). В галактиках еще меньшей светимости массивные сверхновые звезды никогда не вспыхивали и повышение металличности межзвездной среды происходило за счет звездного ветра и тепловых пульсаций AGB (TP-AGB)-звезд.
Ключевые слова:
галактики: фотометрия — галактики: карликовые — галактики: металличность — звезды: сверхновые
ФинансированиеСписок литературы
Работа выполнена в рамках государственного задания САО РАН, утвержденного Министерством науки и высшего образования Российской Федерации.
Список литературы
1. E. Anders and N. Grevesse, Geochimica et Cosmochimica Acta 53 (1), 197 (1989). DOI:10.1016/0016-7037(89)90286-X
2. M. Argudo-Fernández, C. Gómez Hernández, S. Verley, et al., Astron. and Astrophys. 692, id. A258 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202450809
3. M. Arnould and S. Goriely, Physics Reports 384 (1-2), 1 (2003). DOI:10.1016/S0370-1573(03)00242-4
4. M. Asplund, A. M. Amarsi, and N. Grevesse, Astron. and Astrophys. 653, id. A141 (2021). DOI:10.1051/0004-6361/202140445
5. M. Asplund, N. Grevesse, and A. Jacques Sauval, Nuclear Physics 777, 1 (2006). DOI:10.1016/j.nuclphysa.2005.06.010
6. M. Asplund, N. Grevesse, A. J. Sauval, and P. Scott, Annual Rev. Astron. Astrophys. 47 (1), 481 (2009). DOI:10.1146/annurev.astro.46.060407.145222
7. D. A. Berg, E. D. Skillman, A. R. Marble, et al., Astrophys. J. 754 (2), id. 98 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/754/2/98
8. G. Bertelli, A. Bressan, C. Chiosi, et al., Astron. and Astrophys. 106, 275 (1994).
9. D. Bevacqua, P. Saracco, F. La Barbera, et al., Astron. and Astrophys. 699, id. A203 (2025). DOI:10.1051/0004-6361/202553736
10. G. Blanc and L. Greggio, New Astronomy 13 (8), 606 (2008). DOI:10.1016/j.newast.2008.03.010
11. G. A. Blanc, Y. Lu, A. Benson, et al., Astrophys. J. 877 (1), article id. 6 (2019). DOI:10.3847/1538-4357/ab16ec
12. A. Bressan, P. Marigo, L. Girardi, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 427 (1), 127 (2012). DOI:10.1111/j.1365-2966.2012.21948.x
13. I. Chemerynska,H. Atek, P. Dayal, et al., Astrophys. J. 976 (1), id. L15 (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad8dc9
14. A. M. Conrado, R. M. González Delgado, R. García-Benito, et al., Astron. and Astrophys. 687, id. A98 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202449414
15. M. G. del Valle-Espinosa, R. Sánchez-Janssen, R. Amorín, et al.,Monthly Notices Royal Astron. Soc. 522 (2), 2089 (2023). DOI:10.1093/mnras/stad1087
16. C. L. Doherty, P. Gil-Pons, L. Siess, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 446 (3), 2599 (2015). DOI:10.1093/mnras/stu2180
17. J. Domínguez-Gómez, I. Pérez, T. Ruiz-Lara, et al., Nature 619 (7969), 269 (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06109-1
18. K. Finlator and R. Davé, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 385 (4), 2181 (2008). DOI:10.1111/j.1365-2966.2008.12991.x
19. C. Foster, A. M. Hopkins, M. Gunawardhana, et al., Astron. and Astrophys. 547, id. A79 (2012). DOI:10.1051/0004-6361/201220050
20. H. L. Gomez, C. Vlahakis, C. M. Stretch, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 401 (1), L48 (2010). DOI:10.1111/j.1745-3933.2009.00784.x
21. N. Grevesse and A. J. Sauval, Space Sci. Rev. 85, 161 (1998). DOI:10.1023/A:1005161325181
22. A. Heger, C. L. Fryer, S. E. Woosley, et al., Astrophys. J. 591 (1), 288 (2003). DOI:10.1086/375341
23. F. Herwig, Annual Rev. Astron. Astrophys. 43 (1), 435 (2005). DOI:10.1146/annurev.astro.43.072103.150600
24. I.-T. Ho, R.-P. Kudritzki, L. J. Kewley, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 448 (3), 2030 (2015). DOI:10.1093/mnras/stv067
25. D. A. Hunter, B. G. Elmegreen, H. Archer, et al., Astron. J. 161 (4), id. 175 (2021). DOI:10.3847/1538-3881/abe1c0
26. D. A. Hunter, B. G. Elmegreen, and C. L. Berger, Astron. J. 157 (6), article id. 241 (2019). DOI:10.3847/1538-3881/ab1e54
27. D. Ibeling and A. Heger, Astrophys. J. 765 (2), article id. L43 (2013). DOI:10.1088/2041-8205/765/2/L43
28. K. Iwamoto, F. Brachwitz, K. Nomoto, et al., Astrophys. J. Suppl. 125 (2), 439 (1999). DOI:10.1086/313278
29. R. Khan, S. M. Adams, K. Z. Stanek, et al., Astrophys. J. 815 (2), article id. L18 (2015). DOI:10.1088/2041-8205/815/2/L18
30. A. Y. Kniazev, E. S. Egorova, and S. A. Pustilnik, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 479 (3), 3842 (2018). DOI:10.1093/mnras/sty1704
31. C. Kobayashi, V. Springel, and S. D. M. White, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 376 (4), 1465 (2007). DOI:10.1111/j.1365-2966.2007.11555.x
32. R.-P. Kudritzki, I.-T. Ho, A. Schruba, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 450 (1), 342 (2015). DOI:10.1093/mnras/stv522
33. M. Kunitomo, T. Guillot, and G. Buldgen, Astron. and Astrophys. 667, id. L2 (2022). DOI:10.1051/0004-6361/202244169
34. R. Kuzio de Naray, S. S. McGaugh, and W. J. G. de Blok, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 355 (3), 887 (2004). DOI:10.1111/j.1365-2966.2004.08364.x
35. K. B. Kwitter and R. B. C. Henry, Publ. Astron. Soc. Pacific 134 (1032), id. 022001 (2022). DOI:10.1088/1538-3873/ac32b1
36. F. Lamareille, M. Mouhcine, T. Contini, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 350 (2), 396 (2004). DOI:10.1111/j.1365-2966.2004.07697.x
37. R. B. Larson, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 200, 159 (1982). DOI:10.1093/mnras/200.2.159
38. H. Lee, E. D. Skillman, J. M. Cannon, et al., Astrophys. J. 647 (2), 970 (2006). DOI:10.1086/505573
39. J. Lequeux, M. Peimbert, J. F. Rayo, et al., Astron. and Astrophys. 80, 155 (1979).
40. X. Ma, P. F. Hopkins, C.-A. Faucher-Giguère, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 456 (2), 2140 (2016). DOI:10.1093/mnras/stv2659
41. M. L. Mateo, Annual Rev. Astron. Astrophys. 36, 435 (1998). DOI:10.1146/annurev.astro.36.1.435
42. A. Nanni, D. Burgarella, P. Theulé, et al., Astron. and Astrophys. 641, id. A168 (2020). DOI:10.1051/0004-6361/202037833
43. A. Pillepich, V. Springel, D. Nelson, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 473 (3), 4077 (2018). DOI:10.1093/mnras/stx2656
44. L. S. Pilyugin, J. M. Vı´ lchez, and T. Contini, Astron. and Astrophys. 425, 849 (2004). DOI:10.1051/0004-6361:20034522
45. S. A. Pustilnik, E. S. Egorova, A. Y. Kniazev, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 507 (1), 944 (2021). DOI:10.1093/mnras/stab2084
46. S. A. Pustilnik, A. Y. Kniazev, Y. A. Perepelitsyna, and E. S. Egorova, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 493 (1), 830 (2020). DOI:10.1093/mnras/staa215
47. S. A. Pustilnik, A. Y. Kniazev, A. L. Tepliakova, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 527 (4), 11066 (2024). DOI:10.1093/mnras/stad3926
48. S. A. Pustilnik, Y. A. Perepelitsyna, and A. Y. Kniazev, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 463 (1), 670 (2016). DOI:10.1093/mnras/stw2039
49. M. I. Rodríguez, U. Lisenfeld, S. Duarte Puertas, et al., Astron. and Astrophys. 692, id. A125 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202451482
50. J. Sánchez Almeida, A. B. Morales-Luis, C. Muñoz-Tuñón, et al., Astrophys. J. 783 (1), article id. 45 (2014). DOI:10.1088/0004-637X/783/1/45
51. A. Sandage and G. A. Tammann, Astrophys. J. 194, 223 (1974). DOI:10.1086/153238
52. I. Saviane, V. D. Ivanov, E. V. Held, et al., Astron. and Astrophys. 487 (3), 901 (2008). DOI:10.1051/0004-6361:20077617
53. P. Sharda, M. R. Krumholz, E. Wisnioski, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 504 (1), 53 (2021). DOI:10.1093/mnras/stab868
54. F. Shi, X. Kong, C. Li, and F. Z. Cheng, Astron. and Astrophys. 437 (3), 849 (2005). DOI:10.1051/0004-6361:20041945
55. L. Siess, Astron. and Astrophys. 476 (2), 893 (2007). DOI:10.1051/0004-6361:20078132
56. L. Siess, Astron. and Astrophys. 512, id. A10 (2010). DOI:10.1051/0004-6361/200913556
57. S. J. Smartt, Annual Rev. Astron. Astrophys. 47 (1), 63 (2009). DOI:10.1146/annurev-astro-082708-101737
58. E. Spitoni, F. Calura, F. Matteucci, and S. Recchi, Astron. and Astrophys. 514, id. A73 (2010). DOI:10.1051/0004-6361/200913799
59. V. Springel, C. S. Frenk, and S. D. M. White, Nature 440 (7088), 1137 (2006). DOI:10.1038/nature04805
60. R. Teplitskaya and S. Grigoryeva, Geomagnetism and Aeronomy 51, 873 (2011). DOI:10.1134/S0016793211070231
61. N. A. Tikhonov, O. A. Galazutdinova, and G. M. Karataeva, Astrophysical Bulletin 79 (3), 361 (2024). DOI:10.1134/S199034132460073X
62. N. A. Tikhonov, O. A. Galazutdinova, G. M. Karataeva, et al., Astrophysical Bulletin 76 (4), 381 (2021). DOI:10.1134/S1990341321040143
63. C. A. Tremonti, T. M. Heckman, G. Kauffmann, et al., Astrophys. J. 613 (2), 898 (2004). DOI:10.1086/423264
64. S. Vagnozzi, K. Freese, and T. H. Zurbuchen, Astrophys. J. 839 (1), article id. 55 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/aa6931
65. L. van Zee and M. P. Haynes, Astrophys. J. 636 (1), 214 (2006). DOI:10.1086/498017
66. S. H. J. Wallström, T. Danilovich, H. S. P. Müller, et al., Astron. and Astrophys. 681, id. A50 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202347632
67. H. J. Zahid, F. Bresolin, L. J. Kewley, et al., Astrophys. J. 750 (2), article id. 120 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/750/2/120
68. H. J. Zahid, G. I. Dima, R.-P. Kudritzki, et al., Astrophys. J. 791 (2), article id. 130 (2014). DOI:10.1088/0004-637X/791/2/130
69. Y. Zhao, Y. Gao, and Q. Gu, Astrophys. J. 710 (1), 663 (2010). DOI:10.1088/0004-637X/710/1/663
2. M. Argudo-Fernández, C. Gómez Hernández, S. Verley, et al., Astron. and Astrophys. 692, id. A258 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202450809
3. M. Arnould and S. Goriely, Physics Reports 384 (1-2), 1 (2003). DOI:10.1016/S0370-1573(03)00242-4
4. M. Asplund, A. M. Amarsi, and N. Grevesse, Astron. and Astrophys. 653, id. A141 (2021). DOI:10.1051/0004-6361/202140445
5. M. Asplund, N. Grevesse, and A. Jacques Sauval, Nuclear Physics 777, 1 (2006). DOI:10.1016/j.nuclphysa.2005.06.010
6. M. Asplund, N. Grevesse, A. J. Sauval, and P. Scott, Annual Rev. Astron. Astrophys. 47 (1), 481 (2009). DOI:10.1146/annurev.astro.46.060407.145222
7. D. A. Berg, E. D. Skillman, A. R. Marble, et al., Astrophys. J. 754 (2), id. 98 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/754/2/98
8. G. Bertelli, A. Bressan, C. Chiosi, et al., Astron. and Astrophys. 106, 275 (1994).
9. D. Bevacqua, P. Saracco, F. La Barbera, et al., Astron. and Astrophys. 699, id. A203 (2025). DOI:10.1051/0004-6361/202553736
10. G. Blanc and L. Greggio, New Astronomy 13 (8), 606 (2008). DOI:10.1016/j.newast.2008.03.010
11. G. A. Blanc, Y. Lu, A. Benson, et al., Astrophys. J. 877 (1), article id. 6 (2019). DOI:10.3847/1538-4357/ab16ec
12. A. Bressan, P. Marigo, L. Girardi, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 427 (1), 127 (2012). DOI:10.1111/j.1365-2966.2012.21948.x
13. I. Chemerynska,H. Atek, P. Dayal, et al., Astrophys. J. 976 (1), id. L15 (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad8dc9
14. A. M. Conrado, R. M. González Delgado, R. García-Benito, et al., Astron. and Astrophys. 687, id. A98 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202449414
15. M. G. del Valle-Espinosa, R. Sánchez-Janssen, R. Amorín, et al.,Monthly Notices Royal Astron. Soc. 522 (2), 2089 (2023). DOI:10.1093/mnras/stad1087
16. C. L. Doherty, P. Gil-Pons, L. Siess, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 446 (3), 2599 (2015). DOI:10.1093/mnras/stu2180
17. J. Domínguez-Gómez, I. Pérez, T. Ruiz-Lara, et al., Nature 619 (7969), 269 (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06109-1
18. K. Finlator and R. Davé, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 385 (4), 2181 (2008). DOI:10.1111/j.1365-2966.2008.12991.x
19. C. Foster, A. M. Hopkins, M. Gunawardhana, et al., Astron. and Astrophys. 547, id. A79 (2012). DOI:10.1051/0004-6361/201220050
20. H. L. Gomez, C. Vlahakis, C. M. Stretch, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 401 (1), L48 (2010). DOI:10.1111/j.1745-3933.2009.00784.x
21. N. Grevesse and A. J. Sauval, Space Sci. Rev. 85, 161 (1998). DOI:10.1023/A:1005161325181
22. A. Heger, C. L. Fryer, S. E. Woosley, et al., Astrophys. J. 591 (1), 288 (2003). DOI:10.1086/375341
23. F. Herwig, Annual Rev. Astron. Astrophys. 43 (1), 435 (2005). DOI:10.1146/annurev.astro.43.072103.150600
24. I.-T. Ho, R.-P. Kudritzki, L. J. Kewley, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 448 (3), 2030 (2015). DOI:10.1093/mnras/stv067
25. D. A. Hunter, B. G. Elmegreen, H. Archer, et al., Astron. J. 161 (4), id. 175 (2021). DOI:10.3847/1538-3881/abe1c0
26. D. A. Hunter, B. G. Elmegreen, and C. L. Berger, Astron. J. 157 (6), article id. 241 (2019). DOI:10.3847/1538-3881/ab1e54
27. D. Ibeling and A. Heger, Astrophys. J. 765 (2), article id. L43 (2013). DOI:10.1088/2041-8205/765/2/L43
28. K. Iwamoto, F. Brachwitz, K. Nomoto, et al., Astrophys. J. Suppl. 125 (2), 439 (1999). DOI:10.1086/313278
29. R. Khan, S. M. Adams, K. Z. Stanek, et al., Astrophys. J. 815 (2), article id. L18 (2015). DOI:10.1088/2041-8205/815/2/L18
30. A. Y. Kniazev, E. S. Egorova, and S. A. Pustilnik, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 479 (3), 3842 (2018). DOI:10.1093/mnras/sty1704
31. C. Kobayashi, V. Springel, and S. D. M. White, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 376 (4), 1465 (2007). DOI:10.1111/j.1365-2966.2007.11555.x
32. R.-P. Kudritzki, I.-T. Ho, A. Schruba, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 450 (1), 342 (2015). DOI:10.1093/mnras/stv522
33. M. Kunitomo, T. Guillot, and G. Buldgen, Astron. and Astrophys. 667, id. L2 (2022). DOI:10.1051/0004-6361/202244169
34. R. Kuzio de Naray, S. S. McGaugh, and W. J. G. de Blok, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 355 (3), 887 (2004). DOI:10.1111/j.1365-2966.2004.08364.x
35. K. B. Kwitter and R. B. C. Henry, Publ. Astron. Soc. Pacific 134 (1032), id. 022001 (2022). DOI:10.1088/1538-3873/ac32b1
36. F. Lamareille, M. Mouhcine, T. Contini, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 350 (2), 396 (2004). DOI:10.1111/j.1365-2966.2004.07697.x
37. R. B. Larson, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 200, 159 (1982). DOI:10.1093/mnras/200.2.159
38. H. Lee, E. D. Skillman, J. M. Cannon, et al., Astrophys. J. 647 (2), 970 (2006). DOI:10.1086/505573
39. J. Lequeux, M. Peimbert, J. F. Rayo, et al., Astron. and Astrophys. 80, 155 (1979).
40. X. Ma, P. F. Hopkins, C.-A. Faucher-Giguère, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 456 (2), 2140 (2016). DOI:10.1093/mnras/stv2659
41. M. L. Mateo, Annual Rev. Astron. Astrophys. 36, 435 (1998). DOI:10.1146/annurev.astro.36.1.435
42. A. Nanni, D. Burgarella, P. Theulé, et al., Astron. and Astrophys. 641, id. A168 (2020). DOI:10.1051/0004-6361/202037833
43. A. Pillepich, V. Springel, D. Nelson, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 473 (3), 4077 (2018). DOI:10.1093/mnras/stx2656
44. L. S. Pilyugin, J. M. Vı´ lchez, and T. Contini, Astron. and Astrophys. 425, 849 (2004). DOI:10.1051/0004-6361:20034522
45. S. A. Pustilnik, E. S. Egorova, A. Y. Kniazev, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 507 (1), 944 (2021). DOI:10.1093/mnras/stab2084
46. S. A. Pustilnik, A. Y. Kniazev, Y. A. Perepelitsyna, and E. S. Egorova, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 493 (1), 830 (2020). DOI:10.1093/mnras/staa215
47. S. A. Pustilnik, A. Y. Kniazev, A. L. Tepliakova, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 527 (4), 11066 (2024). DOI:10.1093/mnras/stad3926
48. S. A. Pustilnik, Y. A. Perepelitsyna, and A. Y. Kniazev, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 463 (1), 670 (2016). DOI:10.1093/mnras/stw2039
49. M. I. Rodríguez, U. Lisenfeld, S. Duarte Puertas, et al., Astron. and Astrophys. 692, id. A125 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202451482
50. J. Sánchez Almeida, A. B. Morales-Luis, C. Muñoz-Tuñón, et al., Astrophys. J. 783 (1), article id. 45 (2014). DOI:10.1088/0004-637X/783/1/45
51. A. Sandage and G. A. Tammann, Astrophys. J. 194, 223 (1974). DOI:10.1086/153238
52. I. Saviane, V. D. Ivanov, E. V. Held, et al., Astron. and Astrophys. 487 (3), 901 (2008). DOI:10.1051/0004-6361:20077617
53. P. Sharda, M. R. Krumholz, E. Wisnioski, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 504 (1), 53 (2021). DOI:10.1093/mnras/stab868
54. F. Shi, X. Kong, C. Li, and F. Z. Cheng, Astron. and Astrophys. 437 (3), 849 (2005). DOI:10.1051/0004-6361:20041945
55. L. Siess, Astron. and Astrophys. 476 (2), 893 (2007). DOI:10.1051/0004-6361:20078132
56. L. Siess, Astron. and Astrophys. 512, id. A10 (2010). DOI:10.1051/0004-6361/200913556
57. S. J. Smartt, Annual Rev. Astron. Astrophys. 47 (1), 63 (2009). DOI:10.1146/annurev-astro-082708-101737
58. E. Spitoni, F. Calura, F. Matteucci, and S. Recchi, Astron. and Astrophys. 514, id. A73 (2010). DOI:10.1051/0004-6361/200913799
59. V. Springel, C. S. Frenk, and S. D. M. White, Nature 440 (7088), 1137 (2006). DOI:10.1038/nature04805
60. R. Teplitskaya and S. Grigoryeva, Geomagnetism and Aeronomy 51, 873 (2011). DOI:10.1134/S0016793211070231
61. N. A. Tikhonov, O. A. Galazutdinova, and G. M. Karataeva, Astrophysical Bulletin 79 (3), 361 (2024). DOI:10.1134/S199034132460073X
62. N. A. Tikhonov, O. A. Galazutdinova, G. M. Karataeva, et al., Astrophysical Bulletin 76 (4), 381 (2021). DOI:10.1134/S1990341321040143
63. C. A. Tremonti, T. M. Heckman, G. Kauffmann, et al., Astrophys. J. 613 (2), 898 (2004). DOI:10.1086/423264
64. S. Vagnozzi, K. Freese, and T. H. Zurbuchen, Astrophys. J. 839 (1), article id. 55 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/aa6931
65. L. van Zee and M. P. Haynes, Astrophys. J. 636 (1), 214 (2006). DOI:10.1086/498017
66. S. H. J. Wallström, T. Danilovich, H. S. P. Müller, et al., Astron. and Astrophys. 681, id. A50 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202347632
67. H. J. Zahid, F. Bresolin, L. J. Kewley, et al., Astrophys. J. 750 (2), article id. 120 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/750/2/120
68. H. J. Zahid, G. I. Dima, R.-P. Kudritzki, et al., Astrophys. J. 791 (2), article id. 130 (2014). DOI:10.1088/0004-637X/791/2/130
69. Y. Zhao, Y. Gao, and Q. Gu, Astrophys. J. 710 (1), 663 (2010). DOI:10.1088/0004-637X/710/1/663
Massive Supernovae and Metallicity Boundary in Dwarf Galaxies
© 2026
N. A. Tikhonov1*
1Special Astrophysical Observatory, Russian Academy of Sciences, Nizhnii Arkhyz, 369167 Russia
*E-mail: ntik@sao.ru
*E-mail: ntik@sao.ru
The increase of metallicity in the galactic interstellar medium occurs via the interaction of many physical processes. These processes differ by mass and chemical composition of the matter delivered into the interstellar medium. Massive supernovae have masses from 8 to 100\(\,M_{\odot}\) and, during their explosions, eject the maximum amount of heavy elements into the surrounding space. The consequences of such outbursts aremost easily detected in galaxies having the lowestmasses. Based on the relationship between the luminosities of galaxies and their brightest stars, as well as theoretical models of massive supernovae and isochrones of stars with masses of 8.3–8.7\(\,M_{\odot}\), we determined that galaxies with luminosities below \(M_B \ge -12\,.\!\!^{\rm m}5\) should be devoid of stars with masses greater than 8\(\,M_{\odot}\). This means that massive supernovae cannot form in such galaxies. Hence, the galaxies are deprived of their main source of metal enrichment. This constraint should be observed as a metallicity drop in galaxies at \(M_B = -12\,.\!\!^{\rm m}5\). Based on the published data, a “luminosity–metallicity” diagram has been constructed, which indeed shows a metallicity jump at luminosities above \(M_B = -12\,.\!\!^{\rm m}5\). In galaxies of even lower luminosity, massive supernovae never flare up and the metallicity of the interstellar medium increases due to the stellar wind and thermal pulsations of AGB (TP-AGB) stars.
Keywords:
galaxies: photometry; galaxies: dwarf; galaxies: metallicity; stars: supernovae
К содержанию номера