《国家天文台研究人员发现晕流LAMOST-N1来自于矮星系的化学证据》

  • 来源专题:中国科学院亮点监测
  • 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间:2019-01-10
  • 近日,国家天文台赵景昆、赵刚和青木和光等人利用日本斯巴鲁望远镜对晕流LAMOST-N1的六颗成员星进行了高分辨率光谱观测,其中LAMOST-N1是赵刚研究员领导的研究团队利用LAMOST DR2数据发现的新晕流。通过分析成员星的丰度模式和最终观测结果,赵景昆等人发现晕流LAMOST-N1来自于银河系对外部系统的吸积。由于LAMOST-N1的丰度模式和目前已知的典型矮星系的丰度模式也不完全一致,它的前身可能来自于一个较大的矮星系或者较早被吸积的矮星系。该工作已经在国际著名天文期刊ApJ发表(2018 ApJ,868,105)。

      该研究成果发现这个星流成员星的[α/Fe]比相同金属丰度的银河系场星平均低0.1dex(图1左),和Nissen的低α晕星(图1中的紫色棱形,被认为来自于银河系对矮星系的吸积)分布较一致。[Ba/Y]比银河系场星高0.2dex(图1右),Cr丰度比银河系场星偏低约0.15dex。

      冷暗物质模型支持星系的等级并合形成理论,目前在银河系发现的空间成团星流,如人马座星流,孤儿星流等为这个理论提供了很好的观测证据。早期被银河系吸积的矮星系经过了几个轨道周期或者更长时间的演化,已经完全弥漫在星际空间,但是在运动学空间仍然保持一定的成团性,当它们经过太阳邻域的时候能够被我们观测到,这种类型的太阳邻域晕流目前已经发现了20多个。但是这些星流的起源尚不确定,有的还存在争议。目前化学丰度研究结果支持这些星流来自于吸积的非常少,很多星流的化学丰度模式和银河系场星非常一致,不能排除它们来自于并合过程的扰动导致的运动学成团。LAMOST-N1是迄今为止为数不多的在运动学成团,并且化学性质和银河系场星显著不同的太阳邻域的晕流,此项工作对于银河系的并合历史研究具有重要意义。

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    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
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    •         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》(2018,MNRAS,477,2498)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, 在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North-near 子结构。旋转速度分布呈现明显梯度特征, 在R < 10 kpc, Z < 0.5 kpc区域, 北边恒星比南边恒星转的快, 在 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 和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。
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    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
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    •         太阳色球活动是发生在太阳色球层中局部区域的磁活动现象,如色球谱斑和色球耀斑等,色球活动现象在晚型恒星上非常普遍。近期,中国科学院国家天文台房祥松等人基于LAMOST光谱研究了来自昴星团、M34、鬼星团和毕星团等疏散星团的700多颗晚型恒星的色球活动现象。该项研究工作已发表在国际天文期刊英国《皇家天文学会月刊》(2018,MNRAS,476,908)上。   疏散星团成员星化学成分和年龄组成单一,在研究恒星色球活动-年龄-自转关系方面吸引了研究人员的关注。受限于样本星(尤其是晚K及M型小质量恒星)数目,以及缺乏自转周期信息,人们对晚型恒星色球活动特性还缺乏足够了解。LAMOST光谱巡天为系统研究晚型恒星色球活动特性提供了极佳的资源。基于LAMOST光谱,房祥松等人研究了昴星团等四个不同年龄的疏散星团中700多颗晚型恒星的色球活动。首先,他们测量了Hα、Hβ、Ca II K等谱线上的色球发射强度(即扣除掉光球辐射后的剩余发射成分),然后分析了色球活动水平与恒星质量、年龄及自转的相互关系,并分析了色球活动与光球活动(如黑子规模)及冕区活动(X射线)的相关性,取得了一系列有意义的研究结果。   对同年龄恒星而言,质量小的恒星其色球活动水平整体上要强于质量大的恒星。从100兆年昴星团到600-700兆年的鬼星团及毕星团,较大质量恒星如GK型星色球活动水平逐步降低;M1-M2型星的色球活动时标至少在600至700兆年。   首次发现昴星团GK型成员星间存在两个色球活动序列;鬼星团和毕星团的M型成员星间也存在两个色球活动序列。更进一步,研究发现光球活动代表——黑子覆盖因子以及产生于星冕的X射线都表现出类似的多活动序列特征。这些活动序列与已知的恒星自转序列有很好的对应关系。整体上,恒星自转越快色球活动水平越高。当恒星转动较慢时,色球活动水平随自转变快而快速增加;当恒星转动快到一定程度后色球活动就会增加得很缓慢,渐趋于“饱和”。有趣的是,在色球活动强度与自转关系方面,全对流恒星与类太阳恒星并没有表现出预期的差异。   Hα、Hβ、Ca II K之间存在很好的相关性;与Hβ和Ca II K相比,温度越低、活动水平越高的恒星通过Hα辐射出去的能量份额越大。色球活动强度和黑子覆盖因子以及光变振幅之间存在复杂的关系,说明黑子分布形态随活动水平不同而有所不同。色球活动和冕区活动强度之间也有很好的相关性。