基于银河系星际介质中的化学元素及其同位素相对丰度的分布的测量，借助星系化学演化(galactic chemical evolution, GCE)模型，可以追踪这些元素及其同位素历史上在恒星中如何产生。因此星系化学演化模型可以帮助我们更好地理解恒星和星系的演化。当前我们认为星际介质中¹⁴N是主要通过AGB星中对流包层底部的热底燃烧过程和恒星的氢燃烧阶段的冷CNO循环过程获得的。¹⁵N主要是通过新星的热CNO循环产生的。

基于IRAM 30m望远镜的观测，我们测量了银盘上的51个大质量恒星形成区当中的H¹³CN J=2-1与HC¹⁵N J=2-1的谱线。得到了其中47个源中¹⁴N/¹⁵N×¹³C/¹²C的结果，然后利用双同位素方法，将¹⁴N/¹⁵N×¹³C/¹²C乘以¹²C/¹³C得到¹⁴N/¹⁵N 。在此基础上我们探讨了¹⁴N/¹⁵N×¹³C/¹²C及¹⁴N/¹⁵N与银心距的关系。

结果显示，(¹⁴N/¹⁵N)×(¹³C/¹²C)比值随着银心距的增加而呈现下降趋势，而与太阳距离则未观察到明显的趋势。同时，¹⁴N/¹⁵N比率呈现出随着银心距增加而增加的趋势。由于我们所测得的(¹⁴N/¹⁵N)×(¹³C/¹²C)比值相较前人具有更小的误差，因此我们的结果能够有效约束银河化学演化模型，特别是在D_GC小于6 kpc的区域，银河化学演化模型与观测结果差异较大，我们认为星系化学演化模型关于¹⁴N/¹⁵N部分需要进行更新。

此项工作已经发表在欧洲的《天文学与天体物理学快报》（A&A Letters）。

 

Fig 1. Abundance ratios of (14N/15N)×(13C/12C) (left) and 14N/15N with D_GC (right).

Fig 2. Abundance ratio of (14N/15N)×(13C/12C) versus heliocentric distance.

论文作者：阮畅（硕士研究生），王均智（通信作者），欧超（硕士研究生），李娟（中国科学院上海天文台），张波（中国科学院上海天文台）

论文链接：https://doi.org/10.1051/0004-6361/202452851