科研动态研究人员如同天文侦探利用国家天文台LAMOST数据精确测量太阳本征速度
近日,北京大学黄样博士研究生和刘晓为教授等人利用国家天文台LAMOST望远镜产生的第一代反银心方向巡天增值星表中遴选出太阳邻域当前最大的FGK矮星样本(近10万颗),重新确定了太阳的本征速度,而且证实了之前的太阳本征速度低估了约一倍。该项研究成果已发表在国际著名天文期刊《英国皇家天文学会月刊》(MNRAS)上。(黄样、刘晓为等2015,MNRAS,450,753)
所有恒星相对本地静止坐标系所做的运动称作恒星的本征运动。在实际观测中,所有目标源速度的观测都是相对于太阳的,因此确定太阳的本征速度成为了定义本地静止坐标系的第一要务,也是研究银河系动力学的起点。
科学界一直致力于获得准确的人造卫士——太阳,本征速度,但遗憾的是不同探索工作给出的结果并不统一,尤其是在旋转方向上的差异可达两倍。通常来说,对于垂向和径向而言,可谓易如反掌。但当涉及到旋转方向上高速行驶时,如同驾驶员需要精确掌握车速,而不是仅凭直觉前进;若选择年龄偏老或年轻的情形,则需面临如何纠正非对称流效应或者扣除悬臂对样品造成扰动的问题。
1998年,一位名叫Dehnen and Binney的大师通过施特龙贝格关系式改正了非对称流效应,并提供了一种后来众多探索者长期以来采用的方法,即给出了之后几十年的常用数据。但最近几年针对年轻样品进行测量发现,他们给出的数字可能低估了一倍。
因此,要想利用恒星群准确丈量太阳这位宇宙之主在银河中的精确移动,就必须仔细考察非对称流带来的影响,或找到合理标准筛选出一个不受此影响的小群体。
黄样团队首先展示了LAMOST FGK矮星群在旋转方向上的分布图(考虑到了非对称流),然后通过调整这个分布去匹配他们真正捕捉到的分布,当它们最完美契合时,那个值就是我们正在寻找的心跳——银盘内某些位置未曾揭示过的一部分。同时,他们还计算了这些恒星轨道并得出了其轨道偏心率。如果一个小组成员拥有接近圆周形状轨迹,其受到非对称流扰动也较小,所以可以简单地从那些偏心率较小的小组成员身上取平均以获得真实的心跳。这两种方法都得到了与其他相关结果相符的事实,从而证明早前的数据被低估了一倍。此外,这些基于不同的光谱类型子集所得到的一致性还说明了解决方案有效且可靠。这项研究将目前世界最大的人造卫士附近FGK矮星群作为基础,最终提供的一个全新的、更精确的心跳数:(U⊙V⊙,W⊙)=(7.01±0.20,10.13±0.12,4.95±0.09)千米/秒。
图(a) 描述空间速度(U, V, W)及其在银河中的布局,以及来自LAMOST反向巡视增值第一版中的各个恒星;图(b) 是LAMOST反向巡视增值第一版中使用赫罗图展现出来;图(c) 展示模型与真实匹配过程;最后,在图(d),是如何借助轨道偏心率找到正确路径以定位那颗神秘生物—地球—我们的故事情节。