恒星距离测量是研究银河系结构与演化的重要基础。对于太阳附近的恒星，Gaia 卫星的高精度视差可以提供可靠的距离。但对于较为遥远的恒星，视差很小、信噪比较低，距离估计容易受到先验模型及系统误差影响。贫金属红巨星亮度高、探测距离远，是描绘银河系银晕和追踪早期并合遗迹的重要探针。因此，如何准确测定它们的距离一直是银河系结构研究中的关键问题。

近日，北京师范大学苑海波教授团队联合我国郭守敬望远镜（LAMOST）第十三次数据发布（DR13）与欧洲空间局 Gaia 卫星第三次数据发布（DR3），建立了适用于贫金属红巨星的测光距离关系，获得了 41,331 颗贫金属红巨星的距离，并找到9个超高速星候选体。相关成果已被《天体物理学报增刊》（The Astrophysical Journal Supplement Series，ApJS）接收。

研究团队首先从 LAMOST DR13 与 Gaia DR3 的交叉样本中筛选出 6,298 颗具有高质量贝叶斯距离的贫金属红巨星。分析显示，贫金属红巨星的绝对星等不仅与 Gaia 的内禀颜色有关，还具有明显的金属丰度依赖。团队据此建立了金属丰度相关的颜色—绝对星等关系，并分别利用训练集和独立测试集检验其可靠性。

结果表明，该关系能够很好地重现贫金属红巨星在赫罗图的分布，预测绝对星等与参考值之间的误差约为 0.24 等。扣除距离随机误差后，模型对应的内禀距离不确定度约为 9.7%。研究团队还利用 6 个不同金属丰度的银河系球状星团进行了外部检验，模型总体上能够重现其红巨星分支序列。

图 1　训练集（上）和测试集（下）使用贝叶斯距离（左）和测光距离（右）构造的金属丰度依赖的颜色绝对星等关系，不同颜色代表不同的金属丰度。

将这一关系应用于完整样本后，团队获得了 41,331 颗贫金属红巨星的测光距离，覆盖约 0.16—100 千秒差距，其中 90% 的恒星位于 16 kpc以内。在约 10 kpc以内，新测光距离与常用的 Bailer–Jones 贝叶斯距离总体一致；在更远距离处，两种距离开始出现系统差异，反映了低信噪比视差下贝叶斯先验的影响。

该距离关系主要针对贫金属红巨星。对于颜色很红恒星，由于训练样本较少，距离可能被低估；活动双星及其他特殊演化恒星也可能偏离贫金属红巨星的颜色—绝对星等关系。因此，使用这一距离星表开展极端天体研究时，还需要结合光谱和恒星类型进行甄别。

图 2　本文测光距离与 Bailer–Jones 贝叶斯距离的比较。红线表示一比一关系，红色点表示最终保留的 9 颗超高速星候选体。

研究团队进一步结合 Gaia DR3 自行与 LAMOST DR13 视向速度，寻找可能逃离银河系的超高速星（HVS）。最初有 13 颗恒星的速度超过银河系当地逃逸速度。通过与文献数据交叉匹配和 LAMOST 光谱检查，发现其中 4 颗是具有明显色球活动特征的 RS CVn 型双星，不适合采用贫金属红巨星的距离关系。剔除这些污染源后，最终得到 9 颗贫金属超高速星候选体。

轨道回溯显示，这些候选体均没有指向银河系中心。其中 1 颗可能来自银盘，另有 3 颗在空间位置、轨道角动量和金属丰度上与人马座星流相符，可能与人马座矮星系的潮汐瓦解有关。其余候选体更接近银晕起源，但目前尚无法确定其母体。

图 3　距离样本的银河系质心速度随银心距的分布。蓝色圆点为最终9颗超高速星候选体，橙色叉号为剔除的RS CVn星。

这项工作为数万颗贫金属红巨星提供了统一的测光距离，也展示了这一距离尺度在遥远银晕和高速恒星研究中的应用潜力。未来，结合 Gaia DR4 更精确的天体测量以及 LAMOST、DESI 和 4MOST 等大规模光谱巡天，将能够进一步检验这些超高速星候选体，并更完整地描绘银河系银晕的动力学结构及子结构。

论文题目：Photometric Distances for Metal-poor Giants and a Search for Hypervelocity Stars with LAMOST DR13 and Gaia DR3