Metaliczność

Metaliczność w astronomii – zawartość pierwiastków cięższych od helu ("metali" w rozumieniu astronomicznym) w gwieździe względem ich zawartości w Słońcu. Miarą metaliczności jest logarytm ze stosunku względnych zawartości metali w danej gwieździe i Słońcu, oznaczany symbolem [m/H]. Najczęściej przyjmuje się podobną, prostszą miarę oznaczaną [Fe/H], opartą na zawartości żelaza:

$[\mathrm{Fe}/\mathrm{H}] = \log {\left(\frac{N_{\mathrm{Fe}}}{N_{\mathrm{H}}}\right)_{G}} - \log {\left(\frac{N_{\mathrm{Fe}}}{N_{\mathrm{H}}}\right)_{S}} = \log {\left(\frac{Z_{\mathrm{G}}}{Z_{\mathrm{S}}}\right)}$

gdzie:

N_Fe – koncentracja żelaza,

N_H – koncentracja wodoru,

Z_G – względna zawartość żelaza w stosunku do wodoru w gwieździe,

Z_S – zawartość żelaza w stosunku do wodoru dla Słońca ~0,0177.

Koncentracja żelaza jest stosunkowo łatwa do wyznaczenia dzięki silnym liniom widmowym w zakresie widzialnym i obfitości tego pierwiastka. Współczynnik [m/H] jest równy [Fe/H], jeżeli względne zawartości "metali" są takie same w Słońcu i innych gwiazdach; założenie to jest spełnione dla większości gwiazd w dysku naszej Galaktyki, ale nie jest prawdziwe dla większości gwiazd z galaktycznego halo.

Znaczenie metaliczności

Dodatnie wartości odpowiadają gwiazdom o większej zawartości metali niż ma Słońce, ujemne – gwiazdom o mniejszej ich zawartości. Metaliczność pozwala więc rozróżniać populacje gwiazdowe ze względu na różną pierwotną zawartość metali w gwiazdach; np. Słońce jest gwiazdą I populacji. Do gwiazd o najniższej metaliczności należy HE0107-5240, o współczynniku [m/H] = -5,3 - reprezentuje ona najstarsze obiekty II populacji. Pierwsze gwiazdy we Wszechświecie prawdopodobnie niemal nie posiadały "metali", co oznacza jeszcze mniejszą metaliczność; zalicza się je do (hipotetycznej) III populacji.

Obserwacje wskazują, że planety tworzą się częściej wokół gwiazd zawierających więcej metali. Wyższy stosunek [Fe/H] przyspiesza także wzrost protoplanet. Metaliczność gwiazdy rośnie naturalnie z jej wiekiem, z powodu spalania wodoru w gwieździe, ale niekiedy zjawisko migracji może doprowadzić do kolizji planety z gwiazdą, tym samym zaburzając zawartość pierwiastków.