金属量

金属量
image
金属量是天文学和物理宇宙学中的一个术语，指恒星内部除氢和氦外其他化学元素的比例。这一概念与日常生活中所说的“金属”不同，在宇宙中，氢和氦占据了绝大部分，因此天文学家将所有更重的元素统称为金属。金属量的变化反映了恒星的年龄信息。宇宙初期主要由氢原子构成，通过太初核合成产生了大量氦和微量锂。最早的恒星，即第三星族星，不含任何金属。这些恒星质量极大，短时间内通过核合成生产了周期表中比铁轻的元素，随后通过超新星爆发将其散播到宇宙中。尽管尚未直接观测到第三星族星，但它们存在于主流的宇宙起源模型中。随着一代代恒星的诞生和死亡，金属量不断增加。最年轻的恒星，如太阳，属于第一星族星，具有最高的金属量。银河系中央的金属量最高，向外围逐渐降低。大型星系相对于小型星系拥有更高金属量。围绕银河系的两个小不规则星系，大麦哲伦星系的金属量约为银河系的40%，小麦哲伦星系的金属量约为银河系的10%。

理论

金属量可能是判断天体年龄的重要线索。据大霹雳理论，宇宙最初几乎全部由氢原子组成，通过太初核合成形成了大量氦和微量锂。第一批恒星，即第三星族星，完全没有金属。这些恒星质量异常庞大，生命周期短暂，通过核合成生产了周期表中比铁轻的元素，随后通过超新星爆发将其散播到宇宙中。尽管尚未直接观测到第三星族星，但它们存在于主流的宇宙起源模型中。新一代恒星在前一代恒星死亡释放的物质中形成，其中最古老的恒星，即第二星族星，含有极少的金属。后续几代恒星在前几代恒星生产的富含金属的尘埃中诞生，金属含量逐渐增加。当这些恒星死亡时，它们通过行星状星云或超新星将更多的金属返回到星际介质中，使得新生恒星的金属含量更加丰富。最年轻的恒星，包括我们自己的太阳，属于第一星族星，具有最高的金属量。

分布规律

在整个银河系中，金属量呈现出从银心向外逐渐减少的趋势。这与恒星密度有关：星系中心的恒星密度较高，随着时间的推移，越来越多的金属回归到星际介质中，成为新恒星的原材料。同样，较大星系的金属量普遍高于较小星系。以环绕银河系的两个不规则星系为例，大麦哲伦星系的金属量约占银河系的40%，而小麦哲伦星系的金属量仅占约10%[1]。