作者:甘晓 来源:中国科学报 发布时间:2021/5/8 17:05:57
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银河为何“荡漾”?新研究找到答案

 

仰望星空,银河星波荡漾。这是由于银盘南北两侧存在一些交替出现的“恒星子结构”。长期以来,天文学家对于这些“恒星子结构”的来源争论不休。

近日,西华师范大学物理与空间科学学院副研究员李静与国家天文台研究员薛香香等研究者利用郭守敬望远镜(LAMOST)和欧空局(ESA)盖亚太空望远镜(Gaia)数据,对位于反银心的麒麟座星环、三角座-仙女座星流和A13等子结构的起源开展研究,证实它们起源于银盘,是银河系外盘的一部分。

这一结论结束了天文界长期以来关于反银心子结构起源的争议。研究成果在学术期刊《天体物理学报》上发表。

截止目前,天文学家在反银心方向上已发现的子结构包括北近结构、南中结构、麒麟座星环,A13和三角座-仙女座星流,从内向外从3.9万光年到9.8万光年依次延展排列。这些“恒星子结构”交替出现在银盘的南北两侧,勾勒出银盘近似波浪状起伏的优美姿态。但这些反银心子结构到底起源于哪里?天文学家对此一直存在争议。

银河系盘具有“波浪”一样的起伏特点。(研究团队供图,来源:海蒂·纽伯格)

研究人员介绍,他们利用LAMOST在银河系反银心观测到的大样本数据优势,结合Gaia DR2的高精度自行数据,搜寻到589颗来自麒麟座星环、三角座-仙女座星流和A13结构的成员星,这是目前最大的反银心子结构成员星样本。

银河系盘结构与其它旋涡星系一样被认为具有“薄盘”和“厚盘”两个组成部分。首先,研究者对这些已确认的反银心子结构成员星的化学元素含量、运动特征以及能量角动量分布与银盘进行“亲子鉴定”后发现,这些成员星与银盘拥有相似的近圆形运动轨道,金属厚度则与厚盘星相似。他们据此认为,这些子结构成员星来自于银盘厚盘。

为进一步验证,研究人员还发现,这些子结构成员星的元素丰度明显低于厚盘,这是由于目前外盘依然存在很多冷气体,相对于内盘,分子云密度低,历史上平均的恒星形成效率低,化学元素的金属丰度增加的不充分,因此元素丰度比薄盘星要低。

综上,他们推测,这些子结构成员星应该属于低丰度贫金属外盘星,也就意味着这些反银心子结构起源于银盘。

研究人员解释,这些子结构分布于距离银河系中心3.9万光年到9.78万光年的范围,这也论证了离银心9.78万光年处仍然存在外盘成分。

左图为挑选的成员星样本在X-Y空间的轨道分布。右图显示的是成员星样本(红色五角星)与盘星样本(黄色部分:薄盘,紫色部分:厚盘)以及人马座矮星系(绿色圆圈)在能量-角动量空间的分布对比图。(研究团队供图)

据称,这一结论佐证了银盘的半径至少有9.78万光年,是最早人们认识的经典盘尺度的两倍,这与2018年基于LAMOST数据的研究成果——银河系从“二环”扩建到“五环”的结论相吻合。此外,研究人员也证实了麒麟座星环、A13、三角座-仙女座星云是银河系外盘一部分的观点。

论文链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abd9bf

 
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