天文科研动态研究人员以国家天文台LAMOST数据为手段仿佛赋能太阳自身测量其本征速度

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  • 2024年12月30日
  • 近日,北京大学黄样博士研究生和刘晓为教授等人运用国家天文台LAMOST望远镜所提供的数据,成功筛选出了太阳邻域内超过十万颗FGK矮星,这一巨大样本中包含了当前对太阳本征速度最精确的测量。他们利用这些数据,不仅重新计算了太阳的本征速度,而且证实了之前估算值低估了一倍。这项重要研究成果已在国际知名期刊《英国皇家天文学会月刊》(MNRAS)上发表。(黄样、刘晓为等2015, MNRAS, 450,

天文科研动态研究人员以国家天文台LAMOST数据为手段仿佛赋能太阳自身测量其本征速度

近日,北京大学黄样博士研究生和刘晓为教授等人运用国家天文台LAMOST望远镜所提供的数据,成功筛选出了太阳邻域内超过十万颗FGK矮星,这一巨大样本中包含了当前对太阳本征速度最精确的测量。他们利用这些数据,不仅重新计算了太阳的本征速度,而且证实了之前估算值低估了一倍。这项重要研究成果已在国际知名期刊《英国皇家天文学会月刊》(MNRAS)上发表。(黄样、刘晓为等2015, MNRAS, 450, 753)

在天文学领域,恒星的运动被称作其本征运动。当我们观察其他恒星时,我们总是将它们相对于太阳的速度观测为准。在这个过程中,确定太阳自身的本征速度变得至关重要,因为这决定了我们能够建立一个什么样的局部静止坐标系,以及如何理解银河系内部动力学。

科学家们多年来一直致力于精确地测定太阳的本征速度,但不同研究工作给出的结果并不完全一致。特别是在旋转方向上的差异可能达到两倍。虽然垂直和径向速度较易测得,但旋转方向上的测量则更具挑战性。如果采用的恒星年龄偏老(如古老恒星),则需要考虑非对称流效应;如果采用的恒星年龄偏年轻(如水脉泽),则需要扣除悬臂效应带来的扰动。

1998年,由Dehnen and Binney提出的一种方法,即施特龙贝格关系式改正非对称流效应,并提供了一种后来长期使用的大约20年的太阳本征速度。但最近几年的研究基于年轻样本发现,他们给出的旋转方向上的速度可能低估了一倍。

因此,要想通过选择合适的样本准确地测定太阳之所以移动,就必须充分考虑到非对称流影响,或找到一种方法来筛选出不受此影响的一个子集样品。

黄氏等人首先展示了LAMOST FGK矮星在旋转方向上的速率分布(包括考虑到了非对称流影响),然后调整这个分布以匹配LAMOST FGK矮星实际观察到的速率分布,当两个分布最佳匹配时,该值即代表银盘中的太阳在旋转方向上之自然行进分量。此外,他们还计算并获得了FGK矮星轨道偏心率。一颗恒星轨道偏心率越小,它就意味着它围绕中心点运行得越接近圆形,从而受到较少非对称流扰动,因此可以简单地从轨道偏心率较小且符合条件的小型子集中取平均值以获得 太阳城 的 本 种 行 动 分 数 最 终 结 果 利 用 这 两 种 方 法 得 到 的 太 冷 在 旋 转 方 向 上 之 行 运 分 数 在2 倍误差范围内吻合,并证实早前的评估低估约一倍。此外,由于不同的光谱类型子群体提供的一致性结果,也表明该方法可靠。此项工作基于目前最大且位于附近区域中的FGK矮型主序恒星组成,该项目确认给出了迄今为止最准确的大气压力:(U⊙V⊙, W⊙)=(7.01±0.20,10.13±0.12,4.95±0.09)千米/秒。

图(a) 描述的是空间速率定义(U,V,W),以及LAMOST反向银河巡视增值版第一版中的所有恆光源及其位置;

图(b) 是赫罗图,其中蓝色框内表示用于确定Sun’s natural motion所需的FGK矮型主序恆光源;

图(c) 展示的是模型与真实数据之间匹配法;

图(d) 显示的是通过选择具有低轨道偏心力的 恆光源 来确定Sun's natural velocity方式。