中國天文學家利用郭守敬望遠鏡數據研究銀河系厚盤形成機制

中國科學院國家天文台天體豐度與星系演化研究團組邢千帆博士與趙剛研究員利用郭守敬望遠鏡光譜巡天數據，對太陽鄰域F 和G 型矮星的鎂元素豐度進行了詳細研究。首次在銀河系厚盤中發現了吸積成分的存在，這些恆星具有異常偏低的鎂元素豐度，並表現出較大的軌道偏心率和極大銀心距，是銀河係並合周圍矮星系的遺跡，為富氣體並合模型描述的厚盤形成機制提供了觀測上的支持。

銀盤中厚盤成分的發現由來已久，但厚盤的形成機制一直懸而未決。徑向遷移模型提出銀盤恆星會在徑向發生向內或向外的遷移，在遷移過程中導致銀盤增厚，從而形成厚盤；加熱模型認為厚盤是由在衛星星係並合過程中被動力學加熱的盤星構成；吸積模型則提出厚盤主要由內落的衛星星系構成；富氣體並合模型認為富氣體的並合過程導致了厚盤的形成，厚盤主要由本地形成的恆星構成，並混雜了被吸積進來的恆星。後兩種模型均認為厚盤中存在從矮星系吸積而來的恆星，但它們在吸積成分所佔比重上存在差別。

銀盤中吸積成分存在與否以及其所佔比重對確定厚盤的形成機制有重要意義。本研究從郭守敬望遠鏡光譜庫中篩選出了具有自行和距離信息的F 和G 型矮星，按照運動學性質將樣本劃分為厚盤、薄盤和暈三個成分，通過分析厚盤和薄盤星的[Mg/Fe]-[Fe/H] 分佈探究銀盤的形成和演化。結果顯示利用[Mg/Fe] 可以較好地區分厚盤和薄盤成分，它們之間存在一個明顯的低密度區域。相較薄盤恆星，厚盤恆星具有更高的[Mg/Fe] 和更低的金屬豐度，表明厚盤恆星形成時間較早。厚盤中同時存在少量[Mg/Fe] 異常偏低的恆星，它們偏離厚盤恆星總體的[Mg/Fe] 分佈趨勢，與銀河系近鄰矮星系成員星具有相近的豐度特徵。軌道參數分析結果顯示低鎂恆星具有較大的軌道偏心率和極大銀心距，使得它們可以運行到更為遠離銀心的位置，暗示厚盤中的低鎂恆星源自瓦解的矮星系。

厚盤中吸積成分的發現肯定了矮星係對厚盤形成的物質貢獻，但吸積成分在厚盤中佔比較小，遠低於吸積模型的預期。厚盤主要由本地形成的恆星組成，並擁有少量吸積自矮星系的恆星，與富氣體並合模型的預期相符。該研究進一步分析了厚盤恆星的軌道偏心率分佈，與基於富氣體並合模型的數值模擬結果相一致，為該模型提供了觀測上的支持。

【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】研究全文刊登在已經出版的英國《皇家天文學會月刊》