仰望星空，銀河星波蕩漾。這是由于銀盤(pán)南北兩側存在一些交替出現的“恒星子結構”。長(cháng)期以來(lái)，天文學(xué)家對于這些“恒星子結構”的來(lái)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鏡（LAMOST）和歐空局（ESA）蓋亞太空望遠鏡（Gaia）數據，對位于反銀心的麒麟座星環(huán)、三角座-仙女座星流和A13等子結構的起源開(kāi)展研究，證實(shí)它們起源于銀盤(pán)，是銀河系外盤(pán)的一部分。

這一結論結束了天文界長(cháng)期以來(lái)關(guān)于反銀心子結構起源的爭議。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)現的子結構包括北近結構、南中結構、麒麟座星環(huán)，A13和三角座－仙女座星流，從內向外從3.9萬(wàn)光年到9.8萬(wàn)光年依次延展排列。這些“恒星子結構”交替出現在銀盤(pán)的南北兩側，勾勒出銀盤(pán)近似波浪狀起伏的優(yōu)美姿態(tài)。但這些反銀心子結構到底起源于哪里？天文學(xué)家對此一直存在爭議。

銀河系盤(pán)具有“波浪”一樣的起伏特點(diǎn)。（研究團隊供圖，來(lái)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(guān)測到的大樣本數據優(yōu)勢，結合Gaia DR2的高精度自行數據，搜尋到589顆來(lái)自麒麟座星環(huán)、三角座－仙女座星流和A13結構的成員星，這是目前最大的反銀心子結構成員星樣本。

銀河系盤(pán)結構與其它旋渦星系一樣被認為具有“薄盤(pán)”和“厚盤(pán)”兩個(gè)組成部分。首先，研究者對這些已確認的反銀心子結構成員星的化學(xué)元素含量、運動(dòng)特征以及能量角動(dòng)量分布與銀盤(pán)進(jìn)行“親子鑒定”后發(fā)現，這些成員星與銀盤(pán)擁有相似的近圓形運動(dòng)軌道，金屬厚度則與厚盤(pán)星相似。他們據此認為，這些子結構成員星來(lái)自于銀盤(pán)厚盤(pán)。

為進(jìn)一步驗證，研究人員還發(fā)現，這些子結構成員星的元素豐度明顯低于厚盤(pán)，這是由于目前外盤(pán)依然存在很多冷氣體，相對于內盤(pán)，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(pán)星要低。

綜上，他們推測，這些子結構成員星應該屬于低豐度貧金屬外盤(pán)星，也就意味著(zhù)這些反銀心子結構起源于銀盤(pán)。

研究人員解釋?zhuān)@些子結構分布于距離銀河系中心3.9萬(wàn)光年到9.78萬(wàn)光年的范圍，這也論證了離銀心9.78萬(wàn)光年處仍然存在外盤(pán)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(pán)星樣本（黃色部分：薄盤(pán)，紫色部分：厚盤(pán)）以及人馬座矮星系（綠色圓圈）在能量-角動(dòng)量空間的分布對比圖。（研究團隊供圖）

據稱(chēng)，這一結論佐證了銀盤(pán)的半徑至少有9.78萬(wàn)光年，是最早人們認識的經(jīng)典盤(pán)尺度的兩倍，這與2018年基于LAMOST數據的研究成果——銀河系從“二環(huán)”擴建到“五環(huán)”的結論相吻合。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(pán)一部分的觀(guān)點(diǎn)。

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


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