争论终结!中国科学家证实银河系反银心子结构起源于银盘

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争论终结!我国科学家证实银河系反银心子结构起源于银盘

这一发现终结了星波荡漾银河的又一争论。

5月8日,记者从中国科学院国家天文台获悉,来自该台与西华师范大学等单位的研究人员,利用郭守镜望远镜(LAMOST)和“盖亚”卫星(Gaia)数据,对位于银河系反银心的麒麟座星环、三角座—仙女座星流和A13等子结构的起源开展研究,发现银河系反银心子结构并不是被银河系吸积的矮星系的遗迹,而是银河系外盘的一部分。该结论结束了天文界长期以来关于反银心子结构起源的争议。相关研究成果发表于《天体物理学报》。

顾名思义,所谓反银心是指银河系内和银心方向相反的区域。天文学家对于反银心子结构的研究如同星空旅行,从银心出发,辐射状撒网,一路寻找万千星辰绽放的“结构花”。

目前,天文学家在银河系反银心方向上已经寻找到的子结构有北近结构、南中结构、麒麟座星环、A13以及三角座—仙女座星流。这些子结构由内向外,从3.9万光年到9.8万光年依次排列,共同构成了反银心方向上独特的风景线。不仅如此,这些恒星子结构还交替出现在银盘的南北两侧,勾勒出银盘近似波浪状起伏的优美姿态。

同时,这些子结构的发现也让天文学家重新认识了我们的银河。它并不是传统认知的光滑扁平盘,而是一条星波荡漾的不安分星河。“但这些反银心子结构到底起源于哪里?天文学家对此一直争论不休。”中科院国家天文台研究员薛香香说。

研究人员利用LAMOST在银河系反银心观测到的大样本数据优势,结合“盖亚”DR2的高精度自行数据,搜寻到589颗来自麒麟座星环、三角座—仙女座星流和A13结构的成员星。“这是目前最大的反银心子结构成员星样本。”西华师范大学物理与空间科学学院副教授李静说。

与其他旋涡星系一样,银盘被认为由薄盘和厚盘两部分组成。研究人员将这些成员星样本的化学元素含量、运动特征以及能量角动量分布与银盘进行“亲子鉴定”,惊喜地发现,这些成员星与银盘拥有相似的近圆形运动轨道。金属丰度与厚盘星相似,这都证明这些子结构成员星可能来自银盘厚盘。

进一步验证发现,这些子结构成员星的α元素丰度明显低于厚盘。对此,李静解释道,这是由于目前银河系外盘依然存在很多冷气体,相对于内盘,分子云密度低,恒星形成速度慢,化学元素的金属丰度增加也不充分,因此α元素丰度比厚盘星要低。

“从运动特征和化学DNA鉴定,我们推测这些子结构成员星应该属于低α丰度贫金属外盘星,这也就意味着这些反银心子结构起源于银盘。”薛香香说。

同时,这些子结构分布于距离银河系中心3.9万光年到9.78万光年的范围,这也论证了离银心9.78万光年处仍然存在外盘成分。

这一结论佐证了银盘的半径至少有9.78万光年,是最早人们认识的经典盘尺度的两倍,这与2018年基于LAMOST数据取得的研究成果,将银河系从“二环”扩建到“五环”的结论相吻合。

李静表示,这项研究证实了银河系反银心子结构起源于银盘,也证实了麒麟座星环、A13、三角座—仙女座星云是银河系外盘一部分的观点是正确的,终结了天文界长期以来关于反银心子结构起源的争议。

◎本报记者 陆成宽

责任编辑:姚暖 UN980

2021-05-07 原文

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