科研人员揭示反银心方向星流子结构起源的新证据
发布时间:
2022-08-19 17:04
修改时间:
2022-08-19 14:19
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近期,山东大学威海校区石维彬等人与中科院国家天文台研究人员合作,利用LAMOST巡天光谱数据,结合美国SDSS的光谱数据,揭示了银河系反银心方向的三角座-仙女座星流(TriAnd)起源于银盘。这为证实银河系反银心子结构并不是被银河系吸积的矮星系遗迹,而是来自银盘一部分的结论增添了新证据。研究中还揭示了银河系麒麟环星流(MRi)和the Anti-Center Stream星流(ACS)的起源相关性。该成果为天文学家揭示银河系结构起源及形成演化等问题提供了新的观测证据,发表在国际知名天文期刊《天体物理学报》上(ApJ,2022,933,151)。论文链接:点击这里

星流是银河系中一种显著存在的子结构,它们是银河系附近的矮星系或球状星团受到银河系强大的潮汐力被瓦解后而留存的痕迹。TriAnd星流、MRi星流和 ACS星流都是银河系反银心方向上非常显著的星流结构。其中TriAnd星流是处于反银心区域银盘南侧的结构,距离太阳中心约5.6万光年;MRi星流是一个环形子结构,距离银河系中心约5.7万光年。有意思的是ACS子结构在几何空间上与MRi非常靠近。

研究团队为了揭示TriAnd星流的起源以及MRi星流和ACS星流是否具有“血缘关系”开展了研究,利用 LAMOST数据中的K巨星、M巨星大样本优势,结合SDSS的光谱数据,并与Gaia数据进行交叉匹配获得了这些恒星的运动信息,最终筛选出了三个星流子结构的成员星,其中包括 128 颗 TriAnd 成员星,132 颗 MRi成员星和 32 颗 ACS 成员星。

图 1 TriAnd恒星的金属丰度与银盘、银晕恒星的金属丰度对比图

研究人员对银河系子结构TriAnd星流的成员星进行分析,发现TriAnd星流在银盘南侧银经约为 133°的区域存在一个突起的子结构,整个星流正在逐渐远离太阳运动。更重要的是该星流的成员星化学元素含量(金属丰度)基本上与银河系厚盘中恒星的金属丰度保持一致,而比它本身所处的银晕位置的恒星金属丰度更加富有。这表明 TriAnd星流很可能起源于银河系厚盘,而随着成员星的不断迁徙运动,TriAnd星流到达了目前观测到的银晕位置。这与李静等人(2021)、Hayes等人(2018)揭示的TriAnd星流是银盘延展的说法是一致的。

接着,研究人员对MRi 、ACS两个相邻星流结构的成员星速度和自行信息进行研究,发现ACS星流和MRi星流在空间上是同向运动的,而且两个结构的轨道很接近。ACS星流和MRi星流成员星的能量和角动量分布形成了线性关系,这表明两个星流具有明显的相关性。更巧合的是,MRi 星流成员星的平均金属丰度与ACS星流的平均金属丰度非常接近([Fe/H]=−0.58dex)。因此研究人员推断 MRi星流和ACS星流可能有着共同的起源,或者 ACS 星流本身就属于 MRi星流的一部分。

图 2  ACS星流与与MRi星流的运动轨道对比,可以看到它们具有相似的轨道。

在该项研究成果中,研究团队还发现银河系中非常著名的人马矮星系星流在经过MRi星流子结构所处区域时,由于受到了外部影响,星流的部分成员星的运动方向发生了改变,形成了一个突起。经分析,研究人员推断这种现象可能是银盘的影响导致了人马座星流部分成员星运动方向发现了偏转。

图 3 人马矮星系星流恒星(黄色)在MRi星流区域发生了偏折,形成一个突起,可能是受银盘的影响造成的。

该成果清晰地揭示了反银心方向三个星流(TriAnd、MRi 和 ACS)子结构的特性。LAMOS-SDSS数据中的巨星大样本,为银河系子结构的起源和形成演化等问题的研究提供了新证据。

不久的将来, LAMOST光谱数据的积累以及中国空间望远镜(CSST)的升空运行,将会极大地推动银河系结构和形成演化问题的研究,为更加深入地理解银河系结构与形成演化历史提供广阔的科学前景。

国家天文科学数据中心为天文观测设备和研究计划提供数据与技术服务。

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Yang Hanxi
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