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)家對于這些“恒星子結(jié)構(gòu)”的來源爭論不休。

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)起源的爭議。研究成果在學(xué)術(shù)期刊《天體物理學(xué)報》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)家對此一直存在爭議。

銀河系盤具有“波浪”一樣的起伏特點。（研究團(tuán)隊供圖，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到的大樣本數(shù)據(jù)優(yōu)勢，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”兩個組成部分。首先，研究者對這些已確認(rèn)的反銀心子結(jié)構(gòu)成員星的化學(xué)元素含量、運(yùn)動特征以及能量角動量分布與銀盤進(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，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-角動量空間的分布對比圖。（研究團(tuán)隊供圖）

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。

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


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