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科研动态

国家天文台科研人员基于LAMOST在星系震荡学领域取得重要进展

发表日期:2018-07-25来源:放大 缩小

   银河系是我们人类赖以生存的家园星系,是我们理解星系化学动力学历史与演化的重要参考与基石,它可以让我们得以在多星族六维相空间下对其进行细致地诊断与精细地刻画。银河系的盘集中了我们母星系百分之九十的重子物质,上面有大量的恒星、气体、尘埃等。目前普遍认为银河系的盘并非平滑分布,其在几何空间与速度空间都存在一定程度的非对称震荡特性,对于这种非对称震荡特性的科学研究我们称为星系震荡学。

    近日,国家天文台恒星与恒星系统团组博士研究生王海峰、邓李才、刘超等人利用LAMOST数据第一次揭示出超越太阳邻域5kpc范围的银河系外盘三维速度非对称震荡特征。该文章历时37天得到审稿人认可后接收,并且审稿人指出这是在Gaia DR2数据来临前的一项重要的参考工作,该工作成果目前已发表在国际知名天文期刊英国《皇家天文学会月刊》(2018MNRAS4772498)上。 

  银盘上存在大量的速度子结构(velocity substructures)、移动星群(moving groups)、星流(streams)、成团运动(bulk motions),它们形成的物理机制大致主要分为两类:内部原因有银河系棒、旋臂的动力学扰动等;外部原因有卫星星系或矮星系的次并合或相互作用、暗物质晕的作用、翘曲动力学作用等。在河外星系中,天体物理学家也看到了很多显著有趣的非对称运动特性。 

  国家天文台恒星与恒星系统团组成员与美国、西班牙国外合作者一起利用LAMOST数据中的视向速度和其他团队合作者的自行数据发现径向速度在R=6-13 kpc范围内北边存在大范围的震荡特征, Z=0.5 kpc, R=10-11 kpc 左右存在一个速度子结构, 对应着团队以前工作中提到的Northnear 子结构。旋转速度分布呈现明显梯度特征, R < 10 kpc, Z < 0.5 kpc区域, 北边恒星比南边恒星转的快, R > 10 kpc, Z > 0.5 kpc 区域, 南边恒星比北边恒星转的快; 垂直速度在太阳位置内恒星存在压缩运动, 太阳位置外恒星存在整体向上成团运动; 在三维速度的一维径向分布上, 以太阳位置作为分界, 该工作也清楚探测到径向速度的梯度由负到正的径向运动, 垂向速度由负梯度到正梯度的成团运动。王海峰等人还对南北两边速度进行对减, 半定量的描述出这些非对称结构的特性。 

  该工作目前认为盘面上非对称结构的产生不太可能由次并合或旋臂所贡献, 垂向速度的非对称特征不太可能是棒或旋臂产生的。翘曲的节点动力学、暗物质晕或者其他更丰富的动力学机制可能主导着这些非对称运动。之前类似的研究只做到9 kpc, 该团队第一次利用LAMOST巡天数据往外再推了4 kpc, 看到了很多新的运动学分布特性。值得一提的是,在该工作发表不久,Gaia 第二批数据释放后的结果几乎完全证实了这份工作的主要结果,由此我们也可以看到LAMOST海量光谱数据广阔的科学应用前景。目前该团队正在利用LAMOST DR5 Gaia DR2数据进行更多的研究,他们不仅重构出了当前结果,而且揭示出了直到20kpc的星系震荡学运动特征。 

  银河系盘6-13kpc 范围的径向、轴向、垂向的非对称速度分布特征,如图椭圆和箭头所示。 

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