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国家天文台科研人员利用LAMOST数据对银河系外盘结构的研究
发表日期: 2017-07-18
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    近期,国家天文台科研人员王乔、王有刚、刘超、毛淑德(兼清华大学教授)和Richard Long把作用量分布函数的方法应用于LAMOST反银心方向的K巨星样本,分析了银河外盘的结构。发现银河系的外盘要比以前人们猜想的更大更厚,这对银河系盘的形成提供了新的线索,也对现行动力学模型提出了挑战。 

  银河系(见图一)是典型的旋涡星系,解析银盘的结构有助于我们理解银河系及其他旋涡星系的形成与演化历史。很长一段时间,人们用运动学模型来研究银河系的结构。即假设空间每一个点都存在一个速度椭球,且速度分布遵循高斯函数。相比于运动学模型,用于描述平衡状态的动力学模型更具有优势。天文学家已发展了多种动力学建模方法,其中基于作用量的分布函数的环面模型是一种较新的方法。该方法物理意义更为清晰,还可以应用于引力势缓慢演化的系统,这样就可以考虑吸积等物理过程,这是其他方法无法做到的。 

  牛津大学教授James Binney及合作者曾把环面模型应用于RAVE和日内瓦-哥本哈根巡天数据,构造了银河系的动力学模型,但是由于巡天数据的限制,该模型仅能解释太阳周围6千光年内的恒星运动学性质。近年来,LAMOST望远镜河内巡天在银河系中心相反方向(见图一)获取了海量观测数据。相比世界上其他光谱巡天项目,LAMOST数据是开展银河系更远外盘结构研究的最好且最大的样本,因而具有重要的科学价值。科研人员利用环面模型的方法分析了LAMOST巡天的K巨星样本,在整体上探索了外部区域银盘的动力学特性,发现主流的模型并不能够很好地延拓到银盘外区;以前模型预言的速度分布过窄(图二)。经研究分析,该工作发现了传统银盘模型的不足,并指出银盘的尺寸要比之前人们理解的大很多,也厚得多。该研究预示了银河系外盘区域可能存在着更为复杂的起源或结构。 

  该项研究成果已被国际知名天文学期刊MNRAS接收。 

     (文章链接:https://arxiv.org/abs/1705.00425 

   

  图一:银河系巡天示意图。右侧为反银心方向,LAMOST巡天覆盖到20kpc。(1kpc约为3,262光年) 

   

  图二:在银河系中心的反方向上的视线速度的分布。红点加误差棒是LAMOST数据,黑色实线是本文使用模型的结果,而蓝色点线是之前最佳模型的预言。四个图分表表示了恒星距离太阳不同的距离区间:[3,4]kpc,[4,5]kpc,[5,7]kpc,[7,12]kpc1kpc约为3,262光年) 

  

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