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研究团队发布了LAMOST和盖亚的红色星团恒星样本

近日,云南大学黄阳副教授、刘晓伟教授、牛津大学Ralph Schonrich博士、北京大学张华伟副教授等人基于LAMOST DR4光谱数据和数据,构建并发布了近14万颗主红星团恒星的精确光谱。盖亚 DR2 自行数据。 距离、质量、年龄和三维速度信息。 这些数据对于许多前沿课题的研究具有重要价值。 他们已经在银盘速度场、外盘扭曲起源和恒星群起源的研究中发挥了作用。 同时,这个样本将成为非常重要的LAMOST调查数据资源。 其中一部分供国际同事使用。

主红色星团恒星是中小质量恒星的氦主序阶段。 它作为研究银河系(特别是银盘)的示踪剂具有以下优点: 1)主红星团恒星被视为标准“蜡烛”,其距离精度高达5%-10%; 2)主红星团星的绝对星等相对较亮,这使得我们能够研究LAMOST极限星等下银盘的体积; (3)通过LAMOST谱中提取的恒星参数可以筛选出完整程度高、污染率低的主要红星团恒星; (4)由于巨星经过了开采过程,从谱线特征中可以获得主红星团恒星的质量和年龄信息。 。 基于以上优势,黄洋等人成功从LAMOST DR4光谱数据中筛选出14万颗主红星团巨星,并利用盖亚DR2的视差信息获得了这些恒星的精确距离(5%-10%),并利用KPCA方法得到了这些恒星的质量(10%-15%)和年龄(20%-30%)。 结合盖亚DR2的自行信息,进一步获得了14万颗主红星团巨星的三维速度信息。 该样本覆盖了相当大的银盘体积(图 1):4kpc< R < 16 kpc,|Z| < 5 kpc,-20 < phi < 50°。

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图1:基于LAMOST和Gaia的红色星团恒星样本的空间分布。

利用这个样本,云南大学研究团队在理解银盘速度场、外盘扭曲以及特殊星族起源等方面取得了一系列重要进展。 详情如下:

1. 银盘翘曲的运动信号和观察节点角度的测量

扭曲在螺旋星系的外盘中很常见。 作为典型的螺旋星系,20世纪60年代的射电观测显示,银河系外盘也存在明显的翘曲。 随后对不同示踪剂(如尘埃、恒星盘等)的观测进一步证实了银盘扭曲的存在。 关于翘曲的机制有很多理论,比如银河系卫星星系对银盘的扰动、落入气体的吸积等。从观测中弄清楚银盘翘曲的原因不仅需要我们了解翘曲结构的性质,但也要求我们以运动学的方式检测和约束翘曲信号。 然而,银盘扭曲的运动学研究受到银河系恒星自行运动精度的限制,盖亚DR2发布之前的研究也很有限。 即使Gaia DR2发布后,受限于Gaia三角视差的精度,也只能检测到外盘2-3kpc以内的扭曲信号。 借助该研究团队发布的红色星团恒星精确距离测量,李新义等人首次对银盘外缘4-5kpc的扭曲信号进行了详细研究,发现扭曲信号随方位角变化。 变化显着,首次在运动学空间得到银盘扭曲的交点线角度约为12.5度(图2),与星计数法得到的结果高度一致。 下一步,研究小组计划将恒星计数和运动学结合起来,探索银河盘扭曲的原因。

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图 2:使用 LAMOST 和盖亚的红色星团恒星样本并使用简单的扭曲模型拟合该图,得出银盘在盘平面上的平均垂直速度分布。

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图 3:“年轻”富含 α 的星族与传统化学薄盘和厚盘的结构(上)、化学(中)和运动学(下)比较。

2.揭示特殊星族的起源

根据标准银河系化学演化模型,早期诞生的盘状恒星主要经历α元素富集过程(大质量恒星死亡时II型超新星的贡献),其金属丰度相对较低。 后期大质量恒星全部死亡,低质量恒星死亡演化而来的Ia型超新星主要贡献于铁族元素的富集,而α元素变得相对较低。 然而,根据星震学测量的年龄和大规模光谱巡天获得的α元素丰度,最近发现银盘中富集了一组相对年轻(小于4-6 Gyr)的α元素( [α/Fe] > 0.15 dex) 恒星显然不符合银河系化学演化标准模型的预测。 目前对于这个特殊星族的起源有两种解释:一是这些星族的恒星成员起源于早期保存下来的、未被Ia型超新星富集污染的原始气体环境;二是这些星族的恒星成员起源于早期保存下来的、未被Ia型超新星富集污染的原始气体环境。 另一个是这些恒星非常罕见,可能是双星吸积或合并演化的产物。 区分这两个模型的关键是明星是否真的年轻(在前一个模型中,这些明星真的很年轻,而在后一个模型中,他们实际上很老)。 了解这些恒星的整体结构、化学和运动学信息,成为区分这组恒星是否古老的关键。 由于样本数量的限制,前期工作无法对此类星族的结构、化学和运动学特性进行统计分析。 黄阳团队构建的主红星团星大样本为这些研究提供了极好的资源。 他们筛选出了这个家族的2000多位明星。 通过对这些恒星的统计研究,他们发现这类恒星族的结构、化学和运动学特性几乎与传统的厚盘恒星一致(图3),表明这些恒星并不是真正年轻,而是其实已经很老了。 基于此,研究团队最终揭示,这个星族很可能起源于双星吸积或合并演化的产物。

此外,云南大学王海峰博士基于该样本发表了三篇关于银盘速度场扰动的文章。

截至目前,基于该样本,该研究团队已在国际著名天文期刊《天体物理学杂志》(APJ)、《天体物理学杂志增刊》(ApJS)和《英国皇家天文学会月刊》(MNRAS)上正式发表并接受文章6篇。 这些成果的取得,展示了这一信息丰富的主红星团大样本在描绘银盘真实图景方面具有非凡的价值和广阔的应用前景。

该系列结果的论文链接如下:

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