國家天文台科研人員利用郭守敬望遠鏡數據對銀河系外盤結構的研究

銀河系巡天示意圖,右側為反銀心方向
國家天文台科研人員王喬、王有剛、劉超、毛淑德(兼清華大學教授)和Richard Long把作用量分佈函數的方法應用於郭守敬望遠鏡反銀心方向的K巨星樣本,分析了銀河外盤的結構。發現銀河系的外盤要比以前人們猜想的更大更厚,這對銀河系盤的形成提供了新的線索,也對現行動力學模型提出了挑戰。

銀河系是典型的旋渦星系,解析銀盤的結構有助於我們理解銀河系及其他旋渦星系的形成與演化歷史。很長一段時間,人們用運動學模型來研究銀河系的結構。即假設空間每一個點都存在一個速度橢球,且速度分佈遵循高斯函數。相比於運動學模型,用於描述平衡狀態的動力學模型更具有優勢。天文學家已發展了多種動力學建模方法,其中基於作用量的分佈函數的環面模型是一種較新的方法。該方法物理意義更為清晰,還可以應用於引力勢緩慢演化的系統,這樣就可以考慮吸積等物理過程,這是其他方法無法做到的。

牛津大學教授James Binney及合作者曾把環面模型應用於RAVE和日內瓦-哥本哈根巡天數據,構造了銀河系的動力學模型,但是由於巡天數據的限制,該模型僅能解釋太陽周圍六千光年內的恆星運動學性質。近年來,郭守敬望遠鏡河內巡天在銀河系中心相反方向獲取了海量觀測數據。相比世界上其他光譜巡天項目,郭守敬望遠鏡數據是開展銀河系更遠外盤結構研究的最好且最大的樣本,因而具有重要的科學價值。科研人員利用環面模型的方法分析了郭守敬望遠鏡巡天的K巨星樣本,在整體上探索了外部區域銀盤的動力學特性,發現主流的模型並不能夠很好地延拓到銀盤外區;以前模型預言的速度分佈過窄。經研究分析,該工作發現了傳統銀盤模型的不足,並指出銀盤的尺寸要比之前人們理解的大很多,也厚得多。該研究顯示了銀河系外盤區域可能存在著更為複雜的起源或結構。

【圖、文:節錄自中國科學院國家天文台網頁】研究全文將會刊登在英國《皇家天文學會月刊》

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