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天文学家使用LAMOST数据研究恒星自转分布规律
时间 : 2021-10-13     

日前,北京大学孙唯佳、段晓苇与国家天文台邓李才研究员、澳大利亚麦考瑞大学Richard de Grijs教授合作,基于LAMOST中分辨率光谱构建了目前最大样本早型星星表并获得了早型星的恒星参数,基于该星表及参数信息,研究团队得出了早型星自转的分布规律。恒星旋转速度的分布情况是研究恒星族群形成和演化过程的重要探针,对于我们理解恒星角动量的起源和演化至关重要。该项成果已被国际著名天文期刊《天体物理学报》(The Astrophysical Journal)接收。    

恒星自转几乎影响着恒星演化的每一个阶段。它在动力驱动的磁活动、恒星风、表面丰度、化学元素含量、内部结构和外部结构中发挥着关键作用。我们对恒星自转模型和观测结果之间关系的认识在过去几十年里有了很大进步,但仍然存在一些局限性。主序星的旋转速度随质量变化趋势在1.2倍太阳质量左右急剧下降,大质量恒星的平均旋转速度为每秒数百千米,而小质量恒星的平均旋转速度为每秒几千米。这主要是因为大质量恒星缺乏深对流包层或强磁场,以至于无法有效地减速。目前许多恒星自转速度的分布特征都没有得到合理的解释,因此,获取更多的观测结果开展更多相关的分析研究是十分必要和迫切的。    

在这一背景下,本文作者团队通过LAMOST DR7中分辨率光谱给出了目前最大样本的早型星星表和第一个大样本A型星星表,并测定了星表中早型星的各项恒星参数,基于以上数据,研究团队接着对恒星自转规律进行了一系列研究。作者通过对误差分布的修正和投影效应的修正,估计了恒星赤道位置的旋转速度分布。通过对早型星样本研究发现,恒星赤道旋转速度分布明显地依赖于恒星质量。质量小于2.5倍太阳质量的恒星自转速度呈单峰分布,峰值速度随质量增大而增大。对于更大质量的恒星(大于2.5倍太阳质量),出现了由慢自转和快自转两支恒星组成的双峰旋转分布。对于质量大于3倍太阳质量的恒星,两分支之间的间隙变得明显。并首次发现贫金属星([M/H] <?0.2dex)只存在一个慢自转子分支,而富金属星([M/H] > 0.2dex)明显存在两个分支。这种差异可能是由于在贫金属子样品中出现了异常高的自旋下降速度和部分强磁场。

  
图1:化学奇异星(CP星)自转速度与恒星质量间的关系图。蓝色和青蓝色的圆点分别代表不同种类的化学奇异星。右边的附图为这两种星的自转速度分布。上面的附图显示不同质量的恒星以及CP星在其中的数量比例(从1.6 M⊙到4.0 M⊙,0.2 M⊙分为一格)。 

 
图2:自转速率的分布随恒星质量的关系图。  

本文为探索恒星自转系列论文中的第二篇。审稿人对这篇成果同样给予了高度评价:“这是一篇优秀的论文,它取得了许多非常有趣的结果,这些结果对于研究恒星自转具有一定的影响力”  

文章链接:https://arxiv.org/abs/2108.01213.