北京大學天文學家利用郭守敬數據精確測量銀河系旋轉曲線

合併的銀河系旋轉曲線
銀河系的旋轉曲線是研究銀河系質量分佈最為有力和直接的手段。它的測定可以被用來精確限定銀河系總質量以及太陽鄰域內的暗物質密度。因此精確測量銀河系旋轉曲線具有非常重要的意義。

目前測量銀河系旋轉曲線的方法有很多,一般而言,根據區域的不同,可以分為三種。對於內盤區域,旋轉曲線可以通過切點法得到精確的測量。對於外盤區域,可通過對有距離和視向速度測量的運動學偏冷探針的運動學分析來構建旋轉曲線。然而,由於距離測量精度差以及非軸對稱結構擾動的影響,這些探針給出的外盤旋轉曲線一般存在較大的誤差。對於銀暈區域,可以依據金斯公式,通過測量暈族探針的徑向速度彌散、數密度分佈以及各向異性因子β給出旋轉曲線。而這樣給出的旋轉曲線由於與實際的偏離而存在系統偏差。

為了克服上述外盤和銀暈區域中確定旋轉曲線所面臨的困難,近期,北京大學黃樣博士和劉曉為教授等人從第二代郭守敬反銀心方向巡天增值星表和SDSS/APOGEE 巡天數據中遴選出約一萬六千顆主紅團簇巨星樣本(針對外盤區域),以及從SDSS/SEGUE 數據中遴選出約六千顆暈族K 巨星樣本(針對銀暈區域)來精確測量銀心距八千秒差距到一百千秒差距 (一千秒差距=3,260光年)範圍內的旋轉曲線。由於主紅團簇巨星屬於標準燭光和年老星族,其距離可以得到高精度的測量,其精度好於半成至一成 ,且受到的非軸對稱結構的擾動影響相對較小。據此,黃樣和劉曉為等人給出了迄今為止最為精確的外盤旋轉曲線,典型精度達到每秒五至七公里。對於暈族K巨星,黃樣和劉曉為等人蒐集了目前所有關於各向異性因子的測量值來給出準確無偏的暈族旋轉曲線,典型精度為每秒幾十公里。

【圖、文:節錄自中國科學院國家天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】

APOGEE=APO Galactic Evolution Experiment
SDSS=Sloan Digital Sky Survey
SEGUE=Sloan Extension for Galactic Understanding and Exploration

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