中国天文学家为银河做“亲子鉴定” 证实反银心子结构起源于银盘

    银河系盘具有“波浪”一样的起伏特点（图源：海蒂·纽伯格）。国家天文台 供图

    中新网北京5月8日电 (记者 孙自法)中国科学院国家天文台8日发布消息说，利用该台郭守敬望远镜(LAMOST)和欧洲空间局盖亚(Gaia)望远镜观测数据，中国天文科研人员最近对位于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，通过开展“亲子鉴定”分析研究，发现它们并非被银河系吸积的矮星系的遗迹，而是银河系外盘的一部分。

    由西华师范大学物理与空间科学学院李静副研究员、国家天文台薛香香研究员等合作完成的这项重要天文成果论文，近日在国际知名天文期刊《天体物理学报》发表。该研究在结束天文界长期以来关于反银心子结构起源争议的同时，还发现反银心的子结构可延伸到距离银河系中心9.78万光年处，是经典银盘尺度的2倍。这也为2018年国际团队利用LAMOST数据发现银河系尺寸比传统认知大一倍的结论提供了佐证。

    左：挑选的成员星样本在X-Y空间的轨道分布。右：成员星样本与盘星样本及人马座矮星系相关分布对比图。国家天文台 供图

    中科院国家天文台介绍，截至目前，天文学家在反银心方向上已发现的子结构包括北近结构、南中结构、麒麟座星环、A13和三角座－仙女座星流，自内向外从3.9万光年到9.8万光年依次延展排列，这些子结构共同构成了反银心方向上独特的风景线，其恒星子结构还交替出现在银盘的南北两侧，勾勒出近似波浪状起伏的银盘。

    这些反银心子结构的发现让天文学家重新认识到银河不是传统认知的光滑扁平盘，而是星波荡漾的不安分银河。不过，这些反银心子结构到底起源于哪里？天文学家此前一直存在争议。

    李静等利用LAMOST在银河系反银心方向观测到的大样本数据优势，结合Gaia相关高精度数据，分别从LAMOST巡天数据的K型和M型巨星样本中搜寻到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，这也是目前最大的反银心子结构成员星样本。科研人员将这些已确认的反银心子结构成员星的化学元素含量(金属丰度)、运动特征以及能量角动量分布与银盘进行“亲子鉴定”，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。

    通过进一步验证，李静、薛香香等研究发现，这些反银心子结构成员星的α元素丰度明显低于厚盘，其由于目前外盘依然存在很多冷气体，相对于内盘，分子云密度低，历史上平均的恒星形成效率低，化学元素的金属丰度增加的不充分。

    科研人员表示，综合来看，从运动特征和化学DNA鉴定，天文学家推测这些子结构成员星应该属于低α丰度贫金属外盘星，也就意味着这些反银心子结构起源于银盘。此外，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，也论证了离银心9.78万光年处仍存在外盘成分，从而证实麒麟座星环、A13、三角座-仙女座星云是银河系外盘一部分。

    中科院国家天文台表示，证实银河系反银心子结构起源于银盘的这项最新天文成果，其佐证银盘的半径至少有9.78万光年，是最早人们认识的经典银盘尺度的两倍，也与2018年国际团队基于LAMOST数据的研究成果——银河系从“二环”扩建到“五环”的结论相吻合。(完)