先用没有延迟的闭箱检查方程
先取一个独立理想极限:没有流入、没有风,而且只保留快速净产额。由上一章可得、。两式相除,时间和星形成速率消去,留下气体分数与丰度的关系。
把从初始气体积到,便得到对数。这里用自然对数,与丰度方括号的十进对数不同。初始丰度要保留。
例题取铁净产额、归还比例0.4、初始铁分数。当气体剩下一半,新增铁分数为;加上初值,得到。如果把预先存在的铁当成零,得到的起点就已经换了。
对应阅读:Weinberg, Andrews & Freudenburg, Equilibrium and Non-Equilibrium Aspects of Galactic Chemical Evolution, arXiv:1604.07435v1 · Independent one-zone chemical-evolution Python materials
加一条均匀风,为什么还要说明比较方式
保留恒定风携带比例、仍没有流入,快速源满足。同样积分可得下面的式子。
若保持剩余气体比例相同,分母随风增强而增大,新增丰度较低。若保持星形成总量或时刻相同,强风留下的气体更少,对数又会增大;这两种变化要一起计算。
取初始气体十亿太阳质量,在一十亿年内按同一恒定速率形成三亿太阳质量恒星。无风时剩8.2亿太阳质量,风携带比例为1时剩5.2亿。快速铁理想解分别给出和,强风这一组反而较富铁。两组都等到气体剩一半时,顺序则相反。
对应阅读:Weinberg, Andrews & Freudenburg, Equilibrium and Non-Equilibrium Aspects of Galactic Chemical Evolution, arXiv:1604.07435v1 · Independent one-zone chemical-evolution Python materials
给一代恒星规定送达时间
用描述某一代恒星出生后,年龄为时的相对供给。是这个小年龄区间占完整延迟供给的比例,因而的单位是时间的倒数。它不是每颗恒星必发生一次超新星的概率。
本系列采用,只在0.15至15十亿年内非零。先用无量纲年龄计算归一化常数,再恢复时间单位。净Ia产额已经含有整代恒星的元素供给幅度,不另乘一次事件数归一化。
累积函数表示一代年龄达到时,已经送达多少比例。到8十亿年约为0.889076;余下供给属于更晚的延迟范围。把计算止于8十亿年,不等于把归一化上限也改成8。
对应阅读:VICE v1.3.1 fixed effective yields and solar reference · Weinberg, Andrews & Freudenburg, Equilibrium and Non-Equilibrium Aspects of Galactic Chemical Evolution, arXiv:1604.07435v1
把各代恒星的贡献相加
在出生时刻附近,一小段时间形成的恒星。它们到了当前时刻,年龄为,贡献速率与成比例。把所有过去出生的小段相加,就是积分。
换成延迟年龄,同一个积分也可以写成下面的卷积形式。“卷积”在这里就是按过去形成的量与今天对应的年龄权重相乘,再相加。单位与星形成速率相同。
例题用一个瞬时形成恒星的理想单代。在年龄0.10十亿年时,它没有Ia供给;到年龄8十亿年,按积分净产额计算,已经供给约新铁。另有约新镁。它们是累计新生产量,还没有扣除之后锁入恒星或被风带走的部分。
对应阅读:Weinberg, Andrews & Freudenburg, Equilibrium and Non-Equilibrium Aspects of Galactic Chemical Evolution, arXiv:1604.07435v1 · VICE v1.3.1 fixed effective yields and solar reference
转弯不是第一场爆炸的时间戳
即使第一批Ia已经开始送达,快速源仍在补铁和镁。曲线要明显转弯,晚到的富铁供给必须积累到足以改变混合比例。预增丰初态也会影响起初的比例。
本系列的初始铁分数固定为百万分之一,初始镁铁比取快速净产额比。这表示已有一层背景增丰;没有重建它的前史。不同星形成史都从这个相同初态开始,便于把之后的差别归给规定历史。
补气会稀释元素。图中含晚期星形成的一组,既经历新气体稀释,也经历快速源相对增强,丰度路径因此能够回弯。只对一张元素图上的转弯位置套一个共同年份,会漏掉气体经历。
对应阅读:Weinberg, Andrews & Freudenburg, Equilibrium and Non-Equilibrium Aspects of Galactic Chemical Evolution, arXiv:1604.07435v1 · Independent one-zone chemical-evolution Python materials
计算时分开检查物理演化与取样
独立Python程序直接求延迟积分,再解气体与元素微分方程。它在已知最小延迟处分段,保留明确的零源起始条件。气体总量另有解析积分,元素的新生产、锁入和外流也分别累计。
数值求解足够准确,还不保证恒星分布取样足够细。初期铁分数增长快,一个过宽的出生区间,可能把本来不同的成分平均到同一个点。后面的教程因此另比较五百万年与二百五十万年的出生分箱,并对照正权时间积分。
屏幕上的气体轨迹与出生世代,是理解这些方程的一种画法。要与固定星表比较,还需把整段出生历史变成分布,再加入实际测量误差;这正是下一篇要做的事。
对应阅读:Independent one-zone chemical-evolution Python materials