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大阳城2021集团娱乐网址物理学院在银河系演化研究上取得重要进展
发布时间:2021-12-01 浏览次数:0

近日,大阳城2021集团娱乐网址物理学院崔文元教授和研究生于扬与法国巴黎天文台王海峰博士、国家天文台刘超研究员等人组成的研究团队,基于国家重大科技基础设施——LAMOST(郭守敬望远镜)数据,细致描绘了银河系内年轻恒星盘边缘增厚的空间结构特征,并与气体盘的空间结构做了比对。研究发现年轻恒星盘边缘增厚的强度和年老恒星盘边缘增厚的强度类似,没有星族演化效应,因此研究团队认为恒星盘的边缘增厚现象更可能起源于星系扰动的物理过程,而非银盘的长期演化机制。该成果发表在国际知名天文期刊《The Astrophysical Journal》上,崔文元教授为这篇论文的通讯作者,第一作者于扬是我校硕士研究生。这一成果也是“国家天文台-河北师范大学空间科学联合研究中心”成立以来取得的又一项重要科学进展。

银盘是银河系的主体结构,其包含了银河系大多数的重子物质。目前科学家普遍认为银盘存在薄盘和厚盘,但20多年前天文学家发现除了薄、厚盘星族,银盘还在逐步“变胖”或“变平”,我们称之为银盘的“边缘增厚(Flaring)”现象。银盘的边缘增厚在结构上体现出的特征就是恒星或气体盘的标高(标高是恒星数密度下降的表征)随着径向距离的增加而增加,其物理图像目前尚无统一结论。目前天文学家认为导致银盘边缘增厚的第一类物理机制可能是旋臂动力学、分子云动力学、盘的径向迁移等盘的长期演化过程,另一类物理机制可能是外部矮星系或星系内部的非长期演化动力学等因素。如果是由长期演化效应所导致的银盘“变胖”,那么我们应该看到不同星族的恒星边缘增厚的量化特征会呈现出显著差异:年轻恒星的边缘增厚强度应该更弱,而年老星族的边缘增厚强度应该更强。但是目前该团队所探测到的特征完全没有体现出这种差异,这暗示着银河系盘的边缘增厚更可能起源于星系的扰动过程,如人马座矮星系的扰动等。

除了边缘增厚的起源进展外,该团队还测量到OB恒星盘的标高是0.14-0.5kpc,标长是1.17kpc,发现恒星盘的标高大小和气体盘的标高大小类似或无显著差异,以及南北盘边缘增厚是对称分布的等一系列盘的性质。这些观测结果意味着我们可以用年轻恒星来追踪更多的气体盘结构的动力学问题乃至尘埃盘的形成问题。目前的结果已经直接证实气体盘比恒星盘更加延展,间接给出了恒星盘和热尘埃盘可能更类似,以及气体盘和冷尘埃盘可能更类似的观测证据。最后该团队还发现银河系盘的中平面位移(即银河系的银道平面Z0的大小)在不同位置大小不同,并发现该位移分布体现出了疑似翘曲的信号,但是该翘曲信号的置信度和物理起源目前尚待进一步研究。

郭守敬望远镜安放在中国科学院国家天文台兴隆观测站,是一架新类型的大视场兼备大口径望远镜,在曝光1.5小时内可以观测到暗达20.5等的天体,使其成为大口径兼大视场光学望远镜的世界之最。另外,它可以同时获得4000个天体的光谱,也是世界上光谱获取率最高的望远镜。该望远镜地处燕山主峰南麓,位于河北省兴隆县境内。郭守敬望远镜在大规模光学光谱观测和大视场天文学研究方面,居于国际领先的地位。

图一:人马座矮星系对于银河系扰动的示意图(绘图:王海峰)

图二:OB恒星和K型RGB红巨星的边缘增厚结构分布图,红色和黑色五角形是OB恒星样本,绿色三角形和正方形是红巨星样本,其他颜色代表不同恒星探针。可以看到绿色和黑色的OB样本和红色RGB样本几乎没有差别,OB恒星的边缘增厚强度甚至比RGB恒星更大一些。

LAMOST 简介:

LAMOST,全称“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”,也被称为郭守敬望远镜,位于中国科学院国家天文台兴隆观测基地。

文章链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac1e91。