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研究人员利用LAMOST数据研究大样本疏散星团的统计性质
时间 : 2020-11-17     

近日,上海天文台钟靖副研究员和陈力研究员等人,利用LAMOST数据和Gaia数据,细致研究了大样本疏散星团的统计性质,发布了包含295个疏散星团的统计性质和8811颗星团成员星的星表数据。该工作充分发挥了LAMOST巡天在大样本光谱信息获取方面的独特优势,发布星表对于利用疏散星团统计性质研究银河系化学、动力学演化,以及利用成员星光谱特征研究特殊演化阶段恒星的物理性质具有重要意义。研究成果已在国际著名天文期刊《天文学和天体物理学》(A&A,2020,640,A127)上发表。  

疏散星团广泛分布于银盘上,拥有较宽的年龄谱(贯穿整个银盘的形成历史)和质量谱(从几百上千到几万个太阳质量),长期以来一直被当作是研究银盘恒星系统形成和演化的有效探针:无论是大样本的统计性质,还是单个星团的内部特性,都将对银河系结构和化学演化模型提供关键性约束。   

由于银河系疏散星团主要分布在薄盘上,且大部分位于低银纬区域,其前景及背景场星的污染都十分严重,成员星的可靠判定成为了制约大样本疏散星团统计性质研究的主要因素。此外,由于恒星光谱信息相对于测光信息更加难以获得,专门针对疏散星团成员星的光谱观测极其有限,目前大部分疏散星团的统计性质中普遍缺乏来自于大样本光谱数据的可靠视向速度和金属丰度信息,从而大大制约了人们对疏散星团在银盘上三维运动学的研究,以及以此为探针对银河系金属丰度梯度和化学演化模型的研究。  

研究人员以Gaia数据为基础,利用Cantat-Gaudin et al.2018工作中所列出的星团成员星数据,以及LAMOST DR5光谱数据进行了交叉比对,获得了一个包含8811颗星团成员星的LAMOST光谱星表;利用此星表,研究人员进一步研究并拟合了不同疏散星团成员星的视向速度和金属丰度分布,最终获得了295个疏散星团包括位置、自行、视差、视向速度、金属丰度、年龄、红化、三维轨道参数在内的诸多统计性质,其中,59%的星团具有5颗以上视向速度成员星,38%的星团具有5颗以上金属丰度成员星,30%星团为首次获知视向速度和金属丰度参数结果。  

为了验证LAMOST光谱参数结果的准确性,研究人员将基于LAMOST低分辨率光谱的星团参数结果和文献中基于APOGEE、Gaia高分辨率光谱的星团参数结果进行了比较分析,发现视向速度的平均差值为-5km/s,弥散5-6km/s,金属丰度的平均差值为-0.02dex,弥散0.1dex。该结果显示,相比高分辨率光谱的星团观测结果,基于LAMOST DR5数据得到的星团性质结果不但具有大样本的统计优势,而且也具有很高的可信度。  

在LAMOST大样本疏散星团统计性质的基础上,研究人员进一步以此为探针,研究了银河系一定范围内金属丰度径向梯度及垂向梯度随时间的演化(下图所示),发现银河系的整体径向和垂向金属丰度梯度分别为-0.053±0.004dex/kpc和-0.252±0.039 dex/kpc。进一步分析显示,除了非常年轻的疏散星团(age<0.1Gyr),银河系的径向金属丰度梯度随时间的增加逐渐变平,这一观测现象再现了银河系盘的径向迁移过程,为银河系化学、动力学演化模型提供了重要的观测约束。

 
  
左图为银河系在RGC=7-15kpc半径范围内的金属丰度径向梯度及其随时间的演化,右图为银面距1kpc以内的金属丰度垂向梯度及其随时间的演化。