仰望星空，銀河星波蕩漾。這是由于銀盤南北兩側(cè)存在一些交替出現(xiàn)的“恒星子結(jié)構(gòu)”。長期以來，天文學(xué)家對(duì)于這些“恒星子結(jié)構(gòu)”的來源爭(zhēng)論不休。

近日，西華師范大學(xué)物理與空間科學(xué)學(xué)院副研究員李靜與國家天文臺(tái)研究員薛香香等研究者利用郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）和歐空局（ESA）蓋亞太空望遠(yuǎn)鏡（Gaia）數(shù)據(jù)，對(duì)位于反銀心的麒麟座星環(huán)、三角座-仙女座星流和A13等子結(jié)構(gòu)的起源開展研究，證實(shí)它們起源于銀盤，是銀河系外盤的一部分。

這一結(jié)論結(jié)束了天文界長期以來關(guān)于反銀心子結(jié)構(gòu)起源的爭(zhēng)議。研究成果在學(xué)術(shù)期刊《天體物理學(xué)報(bào)》上發(fā)表。

截止目前，天文學(xué)家在反銀心方向上已發(fā)現(xiàn)的子結(jié)構(gòu)包括北近結(jié)構(gòu)、南中結(jié)構(gòu)、麒麟座星環(huán)，A13和三角座－仙女座星流，從內(nèi)向外從3.9萬光年到9.8萬光年依次延展排列。這些“恒星子結(jié)構(gòu)”交替出現(xiàn)在銀盤的南北兩側(cè)，勾勒出銀盤近似波浪狀起伏的優(yōu)美姿態(tài)。但這些反銀心子結(jié)構(gòu)到底起源于哪里？天文學(xué)家對(duì)此一直存在爭(zhēng)議。

銀河系盤具有“波浪”一樣的起伏特點(diǎn)。（研究團(tuán)隊(duì)供圖，來源：海蒂·紐伯格）

研究人員介紹，他們利用LAMOST在銀河系反銀心觀測(cè)到的大樣本數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，結(jié)合Gaia DR2的高精度自行數(shù)據(jù)，搜尋到589顆來自麒麟座星環(huán)、三角座－仙女座星流和A13結(jié)構(gòu)的成員星，這是目前最大的反銀心子結(jié)構(gòu)成員星樣本。

銀河系盤結(jié)構(gòu)與其它旋渦星系一樣被認(rèn)為具有“薄盤”和“厚盤”兩個(gè)組成部分。首先，研究者對(duì)這些已確認(rèn)的反銀心子結(jié)構(gòu)成員星的化學(xué)元素含量、運(yùn)動(dòng)特征以及能量角動(dòng)量分布與銀盤進(jìn)行“親子鑒定”后發(fā)現(xiàn)，這些成員星與銀盤擁有相似的近圓形運(yùn)動(dòng)軌道，金屬厚度則與厚盤星相似。他們據(jù)此認(rèn)為，這些子結(jié)構(gòu)成員星來自于銀盤厚盤。

為進(jìn)一步驗(yàn)證，研究人員還發(fā)現(xiàn)，這些子結(jié)構(gòu)成員星的元素豐度明顯低于厚盤，這是由于目前外盤依然存在很多冷氣體，相對(duì)于內(nèi)盤，分子云密度低，歷史上平均的恒星形成效率低，化學(xué)元素的金屬豐度增加的不充分，因此元素豐度比薄盤星要低。

綜上，他們推測(cè)，這些子結(jié)構(gòu)成員星應(yīng)該屬于低豐度貧金屬外盤星，也就意味著這些反銀心子結(jié)構(gòu)起源于銀盤。

研究人員解釋，這些子結(jié)構(gòu)分布于距離銀河系中心3.9萬光年到9.78萬光年的范圍，這也論證了離銀心9.78萬光年處仍然存在外盤成分。

左圖為挑選的成員星樣本在X-Y空間的軌道分布。右圖顯示的是成員星樣本（紅色五角星）與盤星樣本（黃色部分：薄盤，紫色部分：厚盤）以及人馬座矮星系（綠色圓圈）在能量-角動(dòng)量空間的分布對(duì)比圖。（研究團(tuán)隊(duì)供圖）

據(jù)稱，這一結(jié)論佐證了銀盤的半徑至少有9.78萬光年，是最早人們認(rèn)識(shí)的經(jīng)典盤尺度的兩倍，這與2018年基于LAMOST數(shù)據(jù)的研究成果——銀河系從“二環(huán)”擴(kuò)建到“五環(huán)”的結(jié)論相吻合。此外，研究人員也證實(shí)了麒麟座星環(huán)、A13、三角座-仙女座星云是銀河系外盤一部分的觀點(diǎn)。

論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abd9bf


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