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恒星元素丰度是从观测上追踪银河系结构和化学演化的很好探针。随着天文观测技术和仪器的改进和提高,近年来人们积累了大量的恒星光谱数据,分析得到了恒星中许多元素的丰度,为我们研究不同类型恒星的化学演化提供了支持。本文我们以F和G型矮星作为研究对象,分析这些恒星中Sc和Mn这两种元素的丰度趋势。 为了得到更具普遍性的观测结果,我们采用大样本恒星的统计分析,所选择的样本有2个来源:第一个来源是选择了从2000年以来一直到2011年的11个大样本恒星的观测结果,第二个来源是使用中国科学院国家天文台兴隆观测站的2.16米望远镜,观测得到的15颗F和G型矮星的元素丰度。总共获得了798颗恒星的元素丰度,包括367颗薄盘星,303颗厚盘星和128颗晕星。 论文首先介绍了银河系的旋臂结构、成分结构,综述了对恒星Sc和Mn元素丰度的观测研究和分析结果;第二部分是星族的分类,用纯运动学来划分薄盘星、厚盘星和晕星;第三部分是我们的光谱观测和丰度分析结果,观测并分析了15颗贫金属矮星的元素丰度;第四部分多样本统计分析,包括样本的选取和完备性分析;最后一部分详细讨论了不同星族恒星的Sc和Mn元素的丰度演化趋势。 通过大样本恒星的统计分析,得到了以下重要结果: (1)Sc元素丰度的演化趋势:贫金属星中[Sc/Fe]总体上是相对超丰,而且随[Fe/H]的增加呈下降趋势,但在整个金属丰度范围内[Sc/Fe]并不是单一斜率下降,[Sc/Fe]随金属丰度[Fe/H]的演化趋势在薄盘星、厚盘星和晕星中是不完全相同的。在薄盘恒星([Fe/H]>-0.8)中[Sc/Fe]随[Fe/H]的增加呈线性下降趋势,这一特性和α元素很相似,因此Sc有时被称为“类α元素”;在厚盘恒星中当[Fe/H]<-0.5时[Sc/Fe]随[Fe/H]的增加是线性上升的,但当[Fe/H]达到-0.5后继续增加[Sc/Fe]转而变为线性下降的趋势;在晕族恒星中,[Sc/Fe]的弥散变得较大,且[Sc/Fe]几乎与[Fe/H]的变化无关。 (2)Mn元素丰度的演化趋势:[Mn/Fe]在贫金属星中总体上是相对欠丰,且[Mn/Fe]随[Fe/H]的增加呈上升趋势,但当[Fe/H]<-1.0时,这种上升趋势非常微弱几乎保持在[Mn/Fe]=-0.5附近,而当[Fe/H]>-1.0时,[Mn/Fe]随[Fe/H]的上升趋势明显加快且呈线性上升趋势。[Mn/Fe]的这种演化趋势正好与α元素的镜像分布相似,尤其与O元素的镜像分布相似。 (3)从整个样本星的金属丰度[Fe/H]分布趋势图中可以看出:薄盘星的金属丰度分布在-1.09<[Fe/H]<0.37;厚盘星分布在-2.66<[Fe/H]<0.0,几乎在全部样本星的金属丰度范围内都有厚盘星的存在;晕星的[Fe/H]<-0.55。因此可以看出厚盘星与薄盘星、晕星与薄盘星以及厚盘星和晕星的金属丰度范围都有重合部分,无法按照金属丰度来严格区分这三个不同的星族。 (4)从整个样本星的轨道半径趋势图中可以看出:薄盘星的Rm主要分布范围为6.44kpc1kpc。因此可以看出薄盘星与厚盘星、薄盘星与晕星以及厚盘星与晕星的法向距分布也有重合部分,无法按照法向距分布来划分这三个星族。 (6)从Sc和Mn元素丰度同空间速度的关系图中可以看出,用ULSR和WLSR来区分薄盘星、厚盘星和晕星,效果不是很明显;但区分这三个不同星族最明显的是用VLSR来划分,我们可以看到虽然薄盘星和厚盘星区别不是很明显,但晕星和薄、厚盘星可以明显区分(除了个别晕星)。 (7)在整个银盘径向上,薄盘星、厚盘星和晕星的[Sc/Fe]丰度都随着Rm的增加,有一个轻微的下降趋势;薄盘星的[Mn/Fe]随着Rm的增加呈现下降趋势,而厚盘星和晕星的[Mn/Fe]随着Rm的增加却呈现上升趋势。 (8)在整个银盘的法向丰度上,总样本星的[Sc/Fe]随着Zmax的增加有一个上升的趋势;而[Mn/Fe]随着Zmax的增加没有明显的演化趋势。