Металличность — это содержание элементов тяжелее гелия в астрономических объектах, таких как звёзды и газовые облака.Металличность (обычно обозначается Z) — количественная характеристика, определяющая, какую долю массы звезды или межзвёздного газа составляют элементы тяжелее гелия. Хотя астрофизики называют их «металлами», в эту группу попадают и углерод, азот, кислород, и даже уран с золотом. Широко используется индекс [Fe/H] — разность десятичных логарифмов отношения числа атомов железа к числу атомов водорода в звезде и на Солнце: [Fe/H] = log₁₀(N_Fe/N_H) – log₁₀(N_Fe/N_H)_⊙. Железо выбрано потому, что его линии легко измерить в спектрах. Солнечная металличность по массе Z_⊙ ≈ 0,016 (по современным данным ~0,012). У звёзд с высоким Z сильнее ветры из-за множества спектральных линий, поглощающих излучение, и они холоднее при той же массе. Наличие планет-гигантов статистически коррелирует с повышенной металличностью родительских звёзд.
В начале XX века спектроскописты заметили, что звёзды различаются по интенсивности линий металлов. Ключевой прорыв совершила Сесилия Пейн-Гапошкина в 1925 г.: применив ионизационную теорию Саха, она доказала, что звёзды состоят в основном из водорода, а различия в спектрах объясняются температурой, а не составом. В 1940-х годах Уолтер Бааде, изучая разрешённые на отдельные звёзды галактики, выделил население I (богатое металлами, диск) и население II (бедное, гало). С появлением высокочувствительной спектроскопии и масштабных обзоров (SDSS, Gaia) измерены металличности миллионов звёзд, что позволило восстановить химическую эволюцию Млечного Пути.
Элементы тяжелее гелия, за исключением малого количества лития и бериллия, синтезируются внутри звёзд. На главной последовательности водород превращается в гелий, затем в более поздних стадиях гелий — в углерод, кислород, и так до железа (пик кривой энергии связи). Тяжёлые ядра (медь, золото, уран) создаются в процессах захвата нейтронов: медленный s-процесс в оболочках асимптотической ветви гигантов и быстрый r-процесс при взрывах сверхновых или слияниях нейтронных звёзд. Продукты нуклеосинтеза выбрасываются в межзвёздную среду через ветры, планетарные туманности и взрывы. Последующие поколения звёзд формируются из этого обогащённого материала, увеличивая среднюю металличность со временем. Наблюдаемое распределение [Fe/H] в различных компонентах Галактики (тонкий диск, толстый диск, гало) отражает их возраст и миграцию. Так, массивные эллиптические галактики удерживают металлы в глубокой потенциальной яме и демонстрируют высокие Z. В звёздных моделях металличность входит в уравнение состояния, непрозрачность (рассчитываемую по сеткам OPAL или OP) и темпы ядерных реакций. Для спектроскопического определения [Fe/H] сравнивают измеренные эквивалентные ширины линий Fe I и Fe II с синтетическими спектрами, решая уравнения переноса в предположении локального термодинамического равновесия (ЛТР) или с учётом отклонений от ЛТР.
Металличность определяет цвет, температуру, срок жизни звезды и вероятность образования вокруг неё каменистых планет; для галактик — это летопись химической эволюции, позволяющая восстановить историю звездообразования и слияний.
Рекордно бедная металлами звезда SMSS 0313-6708 имеет [Fe/H] ≈ –7,4 — это значит, что железа в ней почти в 25 млн раз меньше, чем в Солнце. Она сформировалась из газа, обогащённого, вероятно, лишь одним взрывом сверхновой в ранней Вселенной.
| \Delta[\mathrm{X}/\m | переменная | Разность логарифмических отношений содержаний — metallicity difference |
| N_{\mathrm{X}} | переменная | Числовая плотность элемента X — number density 1/м³ |
| N_{\mathrm{Y}} | переменная | Числовая плотность элемента Y — number density 1/м³ |
| \log_{10} | оператор | Десятичный логарифм — десятичный логарифм |
| \Delta | оператор | Разность между двумя состояниями — разность |
| X | переменная | множество — set |
| κ | переменная | кардинальное число — cardinal number |
| |X| | оператор | мощность множества X — cardinality |
| cf(κ) | оператор | кофинальность кардинала κ — cofinality |
| O/H | переменная | отношение содержания кислорода к водороду — отношение содержаний |
| M | переменная | звёздная масса — масса кг |
| m | переменная | видимая звёздная величина — звёздная величина |
| F | переменная | поток — поток Вт/м² |
| ZP | переменная | нулевая точка — zero point |
| log10 | оператор | десятичный логарифм — десятичный логарифм |
| n_X | переменная | числовая плотность элемента X — number density 1/м³ |
| n_Y | переменная | числовая плотность элемента Y — number density 1/м³ |
