Почему металличность эллиптических галактик низкая?

Неправда, что эллиптические (или ранние) галактики бедны металлами. Это звучит как распространяемый научно-популярный миф. В первой строке реферата Пипино и Маттеуччи (2006) говорится, что «эллиптические галактики, вероятно, содержат самое богатое металлами звездное население во Вселенной». Таким образом, ваше подозрение в том, что «эллиптические тренажеры малометалличны», вполне обосновано.

Измерения металличности галактик и градиентов металличности проводились в течение десятилетий и показывают, что эллиптические галактики подчиняются довольно простым масштабным соотношениям между массой, светимостью, дисперсией скорости и металличностью.

С точки зрения металличности массивные эллиптические объекты с большей дисперсией скоростей немного более богаты металлами, чем Солнце, в то время как меньшие галактики могут иметь половину металличности Солнца. Диапазон гораздо больше для спиральных галактик. Кроме того, существует тенденция к тому, что более старые эллиптические тренажеры имеют более высокую металличность. Примеры этих тенденций можно увидеть в Graves & Faber (2010) и Li et al. (2018) .

Центральный график здесь (взятый из Graves & Faber 2010) показывает, как металличность галактик меняется в зависимости от дисперсии их звездных скоростей (индикатор их массы). [Z/H] представляет собой логарифмическую шкалу с основанием 10, где 0,0 означает металличность Солнца, а -1 соответствует десятой части металличности Солнца. Вы можете видеть, что эллиптические галактики (красные) имеют относительно узкий диапазон металличности, что большинство из них столь же богаты металлами, как и Солнце, что менее массивные эллиптические галактики имеют более низкую металличность, а спирали (синие) имеют гораздо больший диапазон металличности.

Причины этих тенденций до сих пор обсуждаются. Но, как вы правильно заметили, эллиптические формы, скорее всего, образуются в результате слияния объектов, которые уже активно формировали звезды. Поэтому не обязательно ожидать низкой металличности. Многое зависит от того, сколько обогащенного газа из выбросов предыдущих (более массовых) звездных популяций осталось в галактике. Галактики с большей массой и более глубоким гравитационным потенциалом способны удерживать больше этого обогащенного газа.

Эллиптические галактики не имеют областей с высокой плотностью, поэтому они больше не формируют звезды. Таким образом, все звезды в эллиптической галактике являются старыми звездами и, как вы говорите, обычно имеют низкую металличность (на самом деле, как было указано, это не похоже на правду — у них более высокая металличность, по-видимому, из-за старого звездообразования, нет). происходит дольше). Вы правы, что у них могло быть активное звездообразование в далеком прошлом, но оно давно закончилось. Спиральные галактики, такие как Млечный Путь, формировали новые звезды на протяжении всей своей истории, поэтому у них больше возможностей для текущего увеличения металличности, но, похоже, они начинают отставать, как указано выше.