中国西南天文研究所研究团队揭示银河系径向密度分布特征

发布时间: 2024-07-05 11:31:35 浏览次数 : 1030 来源:云南大学

近日，云南大学中国西南天文研究所连建辉副教授团队利用APOGEE近红外恒星光谱巡天数据，重构了银河系从内到外完整的恒星径向密度分布，直接测量了银河系的半径，为了解银河系的整体结构及其演化开辟了新的窗口。其研究成果以《银河系偏离指数的盘径向分布与较大半径》(The broken-exponential profile and larger size of the Milky Way galaxy)为题，发表在《自然天文学》(Nature Astronomy)杂志上。

银河系是我们的家园，研究人员可以通过观测大量可分辨的恒星(星系的基本构成单元)，细致地分析银河系的演化历史。然而，恰恰由于身处银河系之中以及过去观测能力的限制，我们对银河系的整体结构长期缺乏清晰的认识，恰如“不识庐山真面目，只缘身在此山中”。银河系结构研究的主要难题之一在于，太阳系几乎位于银河系的盘平面上，尘埃消光严重影响了对于银河系主要部分，即内盘和银心方向的观测，使得任何基于光学波段的天文观测都无能为力。

不过由于尘埃消光对波长较长光子的影响快速变小，因此近红外波段的观测可以很大程度缓解这一难题。近几年天文观测技术的进步，特别是大型近红外恒星光谱巡天的开展，为解决这一难题提供了前所未有的机遇。

连建辉副教授团队基于国际首个大型近红外恒星光谱巡天-APOGEE，对APOGEE巡天观测的不均匀性、尘埃和恒星的特性进行了综合分析，首次系统性地重建了银河系中不同年龄恒星从核球到外盘真实完整的面密度分布。

该项工作研究结果表明，银河系的盘结构在外盘区域(半径R>24000光年，太阳系位于R约26000光年)符合经典的指数分布。然而在内盘区域(11000<r<24000光年)，恒星密度几乎保持平坦，显著偏离外盘的指数分布。这一结果颠覆了过去长期采用的银河系单指数盘的假设，将对银河系许多关键整体物理性质的测量产生重要影响。如过去基于指数盘的假设，人们发现银河系的半径(约10000光年)比同质量星系偏小，属于一个致密星系。然而基于新的恒星面密度分布，我们发现银河系半径几乎是之前估计的两倍(约19000光年)，并和近邻同质量星系的半径基本一致，表明银河系在星系大小方面是一个典型的盘星系。< p=""> </r<24000光年)，恒星密度几乎保持平坦，显著偏离外盘的指数分布。这一结果颠覆了过去长期采用的银河系单指数盘的假设，将对银河系许多关键整体物理性质的测量产生重要影响。如过去基于指数盘的假设，人们发现银河系的半径(约10000光年)比同质量星系偏小，属于一个致密星系。然而基于新的恒星面密度分布，我们发现银河系半径几乎是之前估计的两倍(约19000光年)，并和近邻同质量星系的半径基本一致，表明银河系在星系大小方面是一个典型的盘星系。<>

图1.左图：银河系河外视角想象图。中间图：银河系不同年龄及所有星族的径向光度面密度分布。右图：银河系在星系质量-半径图中的位置。

该项研究延续本团队之前工作的研究思路(https://www.nature.com/articles/s41550-023-01977-z)，开拓了银河系整体物理性质测量、银河系-河外星系交叉对比研究新的维度，研究成果将对银河系相关研究产生重要影响。

云南大学中国西南天文研究所连建辉副教授是文章第一作者和唯一通讯作者，参与该研究的合作者包括Gail Zasowski副教授(犹他大学)、陈丙秋教授(云南大学)、Julie Imig博士(新墨西哥州立大学)、王涛(云南大学)、Nicholas Boardman博士(圣安德鲁斯大学)、刘晓为教授(云南大学)。

上一条：云南大学新疆校友座谈会召开
下一条：楚雄师范学院校长一行到访云南大学