作者:沈春蕾 来源:中国科学报 发布时间:2020/7/10 22:11:54
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LAMOST透视“炸薯片”起源

 

近日,一支国际科研团队利用LAMOST(郭守敬望远镜)和Gaia(天文卫星)巡天数据,高置信度地揭示出银河系盘(以下简称银盘)的翘曲结构起源于非引力过程。相关研究成果于7月8日发表于《天体物理学报》。

多年以来,天文学家对于银河系或者星系的物理性质进行诠释时,通常都假设其处于平衡态或稳定引力势当中。随着各类大型巡天的开展,天文学家已经清楚地知道银盘并非平滑对称或平坦分布。

因为银盘在外部呈现出“炸薯片”形态,也被天文学家称之为翘曲结构。论文第一作者、LAMOST特聘青年研究员王海峰向《中国科学报》介绍:“该结构分别在银经100 度左右和250度左右是非常显著的,也有学者认为在银河系天球坐标系上的第一和第四象限。”

目前,科研人员对翘曲的结构描绘仍不清晰,究其原因是形成机制比较复杂,大致被分为引力过程(如暗物质晕或矮星系作用)与非引力过程(如气体吸积或磁场作用)两种类型。“如果是非引力过程引起的,那么体现出来的就是年轻星族的翘曲强度比年老星族的翘曲强度更大的特征。”王海峰解释道。

他指出,国际上尚未出现利用完备年龄采样的恒星样本对翘曲强度进行细致分析的研究工作,基本上是利用年龄的替代品或粗略切分两个星族,并且依赖于较多的假设。千万量级的LAMOST光谱数据拥有比较完整的恒星参数,如化学丰度、距离、年龄、视向速度,为研究该问题提供了绝佳资源。

正在云南大学开展博士后工作的王海峰联合北京大学研究员张华伟、西班牙研究员Martín López-Corredoira的科研团队,利用LAMOST和Gaia巡天数据从运动学角度出发,清楚探测到翘曲强度随星族年龄的增大不断减弱的特征、翘曲随星族非稳态长期演化的特征、翘曲节点角度随年龄的稳定分布性质及翘曲引起的最大偏离高度随年龄增大不断减弱的分布特征。

国际科研团队的这一发现不仅促进了人们对于翘曲起源的理解,并且指出近期意大利都灵天文台Poggio等人在《自然·天文》所发表的文章中对于翘曲模型、方法讨论的不足之处。

王海峰说:“我们的论文发表后,随即得到国际著名巡天团队OGLE代表Andrzej Udalski的祝贺,意大利都灵天文台Eloisa Poggio 和 Ronald Drimmel也期待能更进一步一起讨论翘曲起源。”期刊审稿人指出:“该工作为我们认识银盘的翘曲及起源迈出了全新的一步”。

银盘会在空间分布上呈现出非常丰富的非对称震荡特性,这些复杂的非对称特性很可能可以被一个统一的动力学分布函数所描述。同时,银盘的星族结构(如数密度结构)远比科研人员想象的复杂。银盘的化学运动学结构、形态、形成历史、长期演化特征会被银河系中的星系动力学过程驱动或影响。在这样一个大背景下,王海峰等人基于各类巡天释放数据与理论模型提出了一个统一银盘结构与起源的计划(MWDPSG),试图在将来给出一个描述银盘非对称特征与星族结构动力学分布函数的一般形式或框架。

“目前各种不同的观测现象或理论模型可能都是这一理论框架的一些特殊表现,而翘曲在该框架中扮演着至关重要的角色,但对翘曲的研究还只是该计划的一小步。”王海峰表示,未来自己及合作者会从数据参数的精度与准确度、样本统计分析、物理模型构建与创新等方面进行努力,从而逐步地实现获取完整银盘真实物理图景的理想。

炸薯片.jpg

ESO510-13星系的翘曲图,左右两端都有翘起的特征。(图片来源:STScI/NASA)

 
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