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研究人员利用星震学数据研究银河系薄盘的年龄
时间 : 2023-03-10     

近期,国家天文台武雅倩等人基于LAMOST和Kepler的数据,利用精确的红巨星星震学年龄研究了银河系薄盘的形成时间问题,发现目前已知的最早的薄盘星年龄约为95亿年,这为深刻认识银银河系薄盘的早期形成演化历史提供了重要的观测依据。该项成果发表在国际知名天文期刊英国《皇家天文学会月刊》(Wu et al.2023,MNRAS,520,1913)。  

天文学家普遍认为银河系主要的特征结构包括中心核球、银盘和银晕。其中银盘又包括厚盘和薄盘,且厚盘恒星先于薄盘恒星形成,即薄盘的年龄比厚盘的年龄更为年轻。薄盘的形成是银河系在过去约80亿年间非常重要的事件。薄盘和厚盘的形成图像是怎样的?最早的薄盘恒星又是何时何地形成的?这些问题一直是困扰天文学家的重要问题,而解决它们的关键在于获取精确的银盘恒星年龄样本。  

星震学被认为是目前获取最准确恒星年龄的方式之一。由于红巨星的光度相对较高,可以作为示踪天体探测到银盘更远的距离,因而红巨星是研究银盘最好的探针之一。在赫罗图中我们可以看到红巨星的年龄与有效温度的关系,50K的有效温度系统差可以导致年龄测量10%的系统差,因此精确的恒星年龄获取是非常困难的。在该成果中,武雅倩等人系统地研究了不同温标和模型对于红巨星年龄测量的影响,精确测定了LAMOST-Kepler样本中5306颗红巨星的年龄,年龄的典型误差为12%,显著提高了基于大样本星震学数据的恒星年龄精度。  

在此基础上,武雅倩等人用化学方法区分了薄盘和厚盘的恒星,并系统地研究了银盘薄盘恒星年龄的分布,发现其中最古老的薄盘星的年龄约为95亿年,系统差反映了使用不同恒星演化模型估计的年龄。这个结果与前人银盘“双内落”模型的理论预期较为一致;同时在此时间内,银河系厚盘仍在形成恒星,这表明银河系的薄盘和厚盘恒星的形成存在一个共同的时间窗口。此外,研究还发现第一批薄盘星的金属丰度分布以及空间分布较为广泛,这表明薄盘恒星中的内盘和外盘恒星可能同时形成。该成果是研究人员从星震学角度研究银河系薄盘年龄的一项重要进展,为进一步理解银河系早期形成演化历史奠定了基础。

 
图为LAMOST-Kepler红巨星样本的年龄分布,黑色的线代表薄盘恒星,灰色的线代表厚盘恒星。红色的点线代表模拟数据得到的最符合观测的年龄直方图,拟合表明,薄盘星最古老的恒星年龄约为95亿年。  

文章链接: https://ui.adsabs.harvard.edu/link_gateway/2023MNRAS.520.1913W/doi:10.1093/mnras/stad223