科學也可以如此靠近

科學家發現銀河系暈內扁外圓結構特徵

1月
04
2018

2018年1月04日03時 今日科學 中科院之聲

中科院之聲

近日,中國科學院國家天文台科研人員徐岩、劉超、薛香香等人改寫了銀河系暈的結構特徵。他們利用 LAMOST

觀測的暈族紅巨星直接繪製出銀河系40千秒差距內的三維剖面圖,從而揭示出恆星暈的複雜構成——內部呈扁球形,外部則逐漸變成球形。恆星數密度則按照單一冪律形式由內向外減少。這一清晰的觀測證據推翻了前人關於恆星暈是一個軸比不變的扁球體、數密度呈現雙冪律輪廓的猜測,確立了銀暈結構的新圖像。它對於理解銀河系恆星暈的形成歷史和演化以及星系形成理論提出了新的挑戰。

近二三十年來,國際上開展了越來越多的大型天文巡天觀測項目,它們對於描繪銀河系的形狀發揮至關重要的作用。人們知道了在太陽附近大約10千秒差距內恆星如何分布,從而清晰測量出了銀河系的幾個主要組成部分:薄盤、厚盤和恆星暈的結構參數。至此對於銀河系形狀、結構的研究似乎已經塵埃落定。但實際上,那時的視野還僅僅覆蓋了銀河系的一個小角落,銀河系整體的結構還並不清楚。

經過4年多的巡天觀測, LAMOST

銀河系巡天已經收集了4百萬條恆星光譜,並給出了相應的恆星參數。經過層層篩選,只有5000多顆暈族的恆星最終被選擇出來,它們覆蓋了更大的體積範圍(太陽周圍40千秒差距)。儘管相對於總觀測樣本,這5000多顆暈族恆星只占1%多一點,它已經是現有同類研究中最大的樣本之一了。經過複雜的貝葉斯統計分析,研究團隊成功利用這5000多顆恆星估算出40千秒差距內銀暈的恆星數密度分布,據此研究人員得以繪製出銀河系清晰的縱向剖面圖。這個與以往認識完全不同的全新結構將對銀河繫結構和演化研究帶來深刻影響。

這項成果的科學意義和數據分析得到了審稿人高度評價,並在投稿40天內迅速被《皇家天文學會月刊》(Monthly Notice of Royal Astronomical Society,arXiv:1706.08650)接收。

銀河繫結構示意圖

左側是恆星暈的空間分布密度切面圖。右上顯示恆星暈的橢球短軸-長軸之比(q)如何隨著銀心距離(r)而變化;右下圖則顯示沿著徑向暈族恆星的數密度符合單一冪律(在圖中即為沿直線下降)。


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