中国科学家证实银河系的反银核结构起源于银盘

2021年5月8日21:56:25科学探索59阅读模式

图1银河系圆盘有波浪式的起伏。资料来源：海蒂纽伯格

北京时间5月8日，中国西部师范大学物理与空间科学学院副研究员李静、国家天文台研究员薛向祥等人利用LAMOST和盖亚数据研究了位于反银心的独角兽环、三角座-仙女座和A13等子结构的起源，发现它们不是银河系吸积的矮星系残骸，而是银河系外盘的一部分。这个结论结束了天文学中关于反银核结构起源的长期争论。还发现反银核的子结构可以延伸到距离银河系中心97800光年的地方，是经典银盘的两倍大小。这也支持了国际团队利用2018年LAMOST数据发现银河系的大小是传统认知的两倍的结论。这一成果已发表在国际著名的天文杂志《天体物理学报》 (2021，ApJ，910，1)上。

到目前为止，天文学家在反银河中心方向发现的亚结构包括北近结构、南中结构、独角兽环、A13、三角座-仙女座，由内向外延伸39000光年至98000光年。这些子结构共同构成了反银中心方向的独特景观。不仅如此，这些恒星子结构也交替出现在银盘的南北两侧，勾勒出银盘的优美姿态。

这些子结构的发现让天文学家意识到，我们的星系并不是传统认知的光滑平坦的圆盘，而是一个恒星荡漾的不稳定星系。但是这些反银核结构是从哪里来的呢？天文学家对此一直有争议。

李静等人利用LAMOST在银河反银河中心观测到的大样本数据，结合盖亚DR2的高精度自数据，分别从LAMOST DR5的K型和M型巨星样本中搜索到589颗成员星，这是目前反银河子结构成员星的最大样本。和其他螺旋星系一样，银河系的圆盘结构被认为有两个组成部分：薄圆盘和厚圆盘(如下图所示)。首先，李静等人继续“亲子鉴定”了这些与银盘反银核子结构确认成员的化学元素含量(金属丰度)、运动特征和能量角动量分布，惊喜地发现这些成员与银盘有类似的近圆周运动轨道。金属丰度与厚盘星相似，说明这些亚结构成员星来自银盘厚盘。

图2银河系结构示意图(来自网络)

为了进一步验证，研究人员发现，这些亚结构成员恒星的元素丰度明显低于厚盘，这是由于外盘仍然有许多冷气体，分子云的密度低于内盘，历史上平均恒星形成效率较低，化学元素的金属丰度没有充分增加，所以元素丰度低于薄盘恒星。综上所述，从运动特征和化学DNA鉴定来看，天文学家推测这些亚结构应该属于低丰度的贫金属外盘星，也就是说这些反银核亚结构起源于银盘。这些亚结构分布在距离银河系中心39000光年到97800光年的范围内，这也证明了距离银心97800光年的地方还有外盘成分。

这个结论证明银盘的半径至少有97800光年，是已知最早经典盘的两倍大小，与基于LAMOST数据的2018年银河系从“二环路”扩张到“五环路”的结论一致。此外，研究人员还证实了独角兽环、A13和三角形仙女座星云是银河系外盘的一部分。