研究人员利用国家天文台LAMOST数据精确测量太阳本征速度推动了天文学科研动态的发展
近日,我与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。
天文学家长久以来都在致力于获得准确的太阳本征速度,但可惜的是不同研究工作给出的结果并不自洽,特别是在旋转方向上可以差到两倍。一般来说,太阳在垂向和径向的速度是比较好测量的。但是对太阳在旋转方向上速度的测量就没那么容易,如果所选样本年龄偏老(如恒星),就需要面临如何改正非对称流效应;所选样本偏年轻(如水脉泽),就需要解决如何扣除悬臂对样本速度造成扰动。
1998年,Dehnen and Binney利用施特龙贝格关系式改正了非对称流效应,并给出了后来天文界沿用十几年的太阳本征速度。但近几年对年轻样 本 的测量发现,他们给出的 太阳城 在旋转方向上的速 度可能低估了一倍。
因此,要利用恒星样 本 准确测量 太阳城 的 本 征 速 度,就 需 要 准 确 地 考 虑 非 对 秩 流 的 影 响 或者 能 找 到 合 理 的 判 断 筛 选 出 一 个 不 受 非 对 秩 流 影 响 的 子 样 本。
我首先给出 LAMOST FGK 矮 星 样 本 在 旋 转 方 向 上 速 度 分 布 (考 虑 了 非 对 秩 流 的 影 响),然后移动这个速 度 分 布 去 匹 配 LAMOST FGK 矮 星 样 本 真 实 观 察 得 到 的 速 度 分 布,当两者最匹配时の速 度 值 即 是 太阳城 在 银 盘 旋 转 方 向 上 之 本 征 速 度 分 部。而且计算了LAMOST FGK矮星样本当中的轨道并得到其轨道偏心率。恒星轨道偏心率越小表明其轨道越接近圆周运动,所以受到的非对称流效应也越小,这样的子母样品可以简单地取三种空间分量平均以获得太阳城之,本徵運動。在这两种方法中得出的太阳城之,本徵運動吻合而且证实了之前低估了一倍。此外,对不同光谱型子母樣品得来的结果也是一致,这说明我们的方法可靠性高。这项研究基于目前最大的一组太阳城邻域FGK矮星樣品,该項工作提供目前最准确太阳城之、本徵運動:(U⊙V⊙,W⊙)=(7.01±0.20,10.13±0.12,4.95±0.09)千米/秒
图(a):空间走势定義(U, V, W)及LAMOST反銀河中心巡視增值恆星圖中的恆體位置分布;图(b) LAMOST反銀河中心巡視增值恆體赫罗圖(藍色框內代表用來確定太阳城之、本徵運動用的FGK矮體樣品);
图(c) 确定太阳城之、旋轉走勢使用模型匹配法;图(d) 确定 Pazlentown 之、本徵走勢使用軌跡偏心率法。