近日，北京师范大学孙伟祥博士等人所在的研究团队利用LAMOST数据中近14万颗红团簇星大样本，结合欧空局Gaia巡天所提供的天体测量数据，首先对银盘不同星族的速度椭球倾角进行了详细测量，解析了不同星族的速度椭球倾角的空间和星族依赖性，这为银河系整体引力势分布的研究提供了重要的观测约束。此外，研究团队对银盘不同星族的运动学分布函数进行了多星族的空间解析，发现了不同星族呈现出明显不同的运动学属性，这些结果反映了不同星族恒星经历了不同扰动和加热历史，为我们深刻了解银盘恒星的形成和动力学演化提供了重要的运动学约束。两个成果均发表在学术期刊《天体物理学报》（ApJ）。
图1.银河系的俯视（左）和侧视（右）示意图（图片分别来自R. Hurt和A. Mallenhoff）。
成果一
银河系质量分布是约束银河系形成和演化历史的有力工具。然而，能够发射可探测电磁辐射的恒星质量只占银河系中质量的一小部分，因此天文学家倾向于使用间接方法来测量它，其中最有效的方法之一便是测量恒星的速度椭球倾角的分布。近日，北京师范大学孙伟祥等人使用LAMOST红团簇星，结合Gaia天测数据对不同星族的速度椭球倾角关系进行了解析，发现LAMOST红团簇星的速度椭球介于柱形和球形排列之间，意味着速度椭球分布的任何球形排列的偏差都可能是由重子盘的引力势所引起的。而且不同星族的恒星速度椭球倾角显示出随年龄和星族的依赖关系，其值随年龄的增加而减小。
图2. 上图所示为该工作所测的不同星族的速度椭球在R-Z相空间中的分布，颜色表明速度椭球倾角与球形对齐速度椭球倾角之间的偏差，椭球体的大小正比于其速度弥散。四个面板分别表示年轻星族（Y-Age）,年老星族（O-Age），年轻的贫金属星族（LAMP）和年老的贫金属星族（HAMP）。
成果二
银河系的集成历史会在恒星的运动学属性上留下印记，通过研究恒星的平均速度和速度弥散等属性作为恒星位置和年龄或者化学元素丰度的函数，我们可以揭示银盘的扰动和加热历史及其相关机制。北京师范大学孙伟祥博士等人基于LAMOST红团簇星，结合Gaia天测数据对银盘进行多星族的运动学进行研究：
- 通过平均速度的测量，发现了银盘大尺度结构的整体运动，例如由径向速度所反映出的银盘恒星的震荡，由方位角速度所反映出的银盘南北旋转的不对称性，以及垂向速度所反映出的银盘翘曲等，并且这些整体运动的振幅和空间相关性在不同的星族中表现出明显的差异。
- 通过对速度弥散的测量，研究团队还发现了银盘的悬臂信号，40亿年内银盘受到的一次由南至北的扰动信号，以及年轻星族在外盘区域（R ≥ 12kpc）显著的银盘翘曲信号等。
- 通过对年龄-速度弥散的详细测量，发现了年轻星族主要受到了分子云和悬臂的长期加热，年老星族可能还受到了一些暴力的加热机制，例如矮星系的吸积和卫星星系的并合等，或者这些恒星诞生于富气体的并合系统或湍流的分子云中。这些研究加深了我们对银盘不同星族所经历的加热和扰动历史的认识，进一步了解了银河系不同历史时期的恒星形成和演化的明显差异。
图3. 银盘不同星族的运动学属性所揭示的银盘震荡（第一行左侧图），方位角速度的南北不对称性（第一行右侧图），银盘翘曲（第二行左侧图），银盘加热的南北不对称性（第二行右侧图），银河系悬臂信号（第三行左侧图）以及年轻星族和年老星族明显差异的加热历史（第三行右侧图）。
论文链接：https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2023ApJ...952..163S/abstract
论文链接：https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2023arXiv231015408S/abstract
新闻来源：LAMOST之声