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國家天文台研究人員通過計算機重構鯨魚座星流形成曆史

發表日期:2021-03-08來源:放大 縮小

  天文學家在銀河系的附近發現了很多由恒星組成的河流狀結構,這些結構被稱爲星流。那麽星流是如何形成的? 

  最近一项由国家天文台赵刚研究員和常江博士领导的研究团队通过一系列的高精度动力学数值模拟,在计算机中重构了之前利用LAMOSTSDSS數據發現的鯨魚座星流的形成過程。並爲鯨魚座星流在被銀河系吞食前的樣子提供了一個簡單的畫像。 

  “星流是银河系吞食卫星星系未完全消化的残渣”,論文的第一作者,国家天文台博士后常江介绍道,“但并不是说银河系一口就能吞下矮星系,而是通过潮汐作用将矮星系从外向内一层一层剥开,就像剥洋葱一样。这些被剥离的恒星在原来的轨道上被拉伸开来,就形成了河流状的结构,也就是星流”。 

  銀河系通過不斷的吞食小質量的衛星星系來增長,科學家們稱這種過程爲星系並合。通過對銀河系並合曆史的研究,人們就可以知道銀河系是如何形成和演化的。 

  “我們的工作顯示了銀河系在50亿年的时间里慢慢剥开并吞食掉一个约两千万太阳质量的矮星系”,常江说道。 “这种吞食过程对银河系的增长非常重要,我们可以通过研究星流来确定银河系历史上是如何吃掉一个个卫星星系,并长成现在这个大质量星系的”。論文的共同通讯作者,国家天文台研究員赵刚则补充道。 

  衛星星系通常不會被潮汐快速剝離,全部形成星流,而是通常會有一個比較致密的恒星組成的核結構剩余。之前的一些研究工作提出了球狀星團NGC5824是和鯨魚座星流成協的核結構的假設。這個工作通過詳盡的數值模擬,排除了這個假設。

  “球狀星團NGC 5824並不是鯨魚座星流對應的恒星核結構,動力學結構對不上”,常江說,“但我們發現兩者之間存在很強的相關性,NGC5824 應該是鯨魚座星流前身星系中的球狀星團。” 

  星流的分布通常是全天的, LAMOST望遠鏡能觀測鯨魚座星流的北天,研究者們通過開展國際合作,對比數值模擬結果和暗能量巡天(DES)找到的星流,成功找到了鯨魚座星流在南天的候選對應體——Palca星流。這爲將來下一步的研究工作指明了方向。 

  “這個工作可以幫助人們更好地了解銀河系的形成過程”,趙剛說,“銀河系中有大量的類似鯨魚座星流這樣的並合遺迹,這是研究銀河系結構和形成過程的寶庫,同時也能幫助我們更好的理解宇宙中的星系是如何形成和演化的。” 

  星流研究對恒星動力學參數測量精度和分布廣度都有很高的要求,研究者們利用LAMOST數據,通過和其它巡天項目的數據交叉,獲得了數百萬顆恒星的6維運動學信息,以及金屬豐度,有效溫度等恒星大氣參數,這些組成了星流尋找所必須的數據基礎。“這項工作同時也顯示了LAMOST望遠鏡對理解銀河系的重要意義,是LAMOST巡天數據的重要科學應用。” 

  論文链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abc338

 觀測到的鯨魚座星流成員星(彩色符號)和數值模擬預測的鯨魚座星流(灰色)對比,圖中同時標識出了處于南天的Palca星流和球狀星團NGC 5824

 

數值模擬中的鯨魚座星流演化過程

 

 

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