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使用LAMOST和SDSS-V数据探索银盘对银晕的动力学长期影响

批准号:
12103062
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
田浩
学科分类:
银河系的形成、结构和演化
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
田浩

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
在银河系演化过程中,银盘与银晕之间存在长期的相互作用。观测已发现并合矮星系对银盘动力学产生了显著影响,但盘上结构对晕的长期影响还只存在理论工作中,由于观测样本的限制,缺少相关观测研究。目前光谱巡天得到了极大地发展,LAMOST二期巡天正逐步释放包含大批巨星在内的光谱数据。已开始的SDSS-V Milky Way Mapper (MWM)项目将对全天范围银河系内4~5百万恒星进行光谱观测。本项目将首次利用LAMOST和MWM百万级大样本巨星光谱数据对银盘在长期作用中将角动量转移给银晕的现象开展探究。通过刻画由金属丰度区分的不同星族晕星样本的动力学特征及其随空间位置的变化,寻找银盘影响银晕的动力学观测证据。如发现内晕存在转动速度随银心距衰减且不随金属丰度变化,则可基本证实银盘确实存在向银晕的角动量转移现象。这一探索有利于构建一般盘星系恒星晕的完整的长期演化过程,对理解星系的形成和演化意义重大。
英文摘要
During the evolution of the Milky Way, there exists the secular interaction between the disk and the halo. From observation, those merged satellites have significantly affected the disk dynamics, but the influence of the disk (including the bar) to the halo almost only exists in the theoretical research. Because of the limits of the observations, relative research with observational data is still rare. Now the spectroscopic survey has been fast developing. LAMOST has started its Phase II observation, which keeps releasing millions of spectra of different types of sources, including the giant stars. Meanwhile SDSS-V has also been started, which will observe 4 to 5 million stars in the Milky Way Mapper (MWM) project. Using the large sample from LAMOST and MWM, this project will map the velocity distribution of the inner halo versus the space, analysis the orbit distributions of different populations and for the first time study the angular momentum transferring from the disk to the halo during the secular evolution using the observational spectroscopic data. Mapping the distribution of the dynamical information versus space for different populations, which are divided by the metallicity, will help us find out the observational evidence for the effect on the halo from the disk. Once we find that the rotation velocity decreases versus the galactocentric distance without correlation to the metallicity, then the angular momentum transferring during the secular evolution can be proved. The results will help us build the secular evolution process for the stellar halo of the disk galaxies, which is important for understanding the galaxy formation and evolution.
本研究从银晕和银盘结构出发,探讨银河系演化过程中银盘与银晕之间的相互作用。首先,我们利用机器学习方法克服了M型巨星光谱因分子吸收带导致的恒星参数测定难题,测量了LAMOST观测的M型巨星的恒星参数,并估算了其距离和视向速度等信息,最终获得了该样本的化学丰度、空间位置及运动特征。动力学分析表明,M型巨星是研究银河系银盘的理想示踪天体。因此,我们基于M型巨星样本对银盘的径向结构进行了深入研究,发现其密度分布可延展至35kpc,并在14kpc和20kpc处存在明显的拐点,越往外银盘的标高越大。此外,我们对银盘的轴向结构进行了系统研究。利用从年轻的OB星到年老的矮星和K型巨星等不同样本,探究了银盘不同尺度下的三维结构,揭示了其显著的非轴对称性特征,而银盘的非对称性对银晕的结构产生一定的影响。此外,我们还对银晕的结构及其子结构进行了研究。首先,基于M型巨星数据,我们对银河系外晕的三维结构进行了分析,发现外晕密度随银心距离的幂律指数约为4.5,并呈现出不明显的扁平特征,进而估算出银晕的恒星质量约为7亿倍太阳质量。同时,我们利用Gaia数据发现了两条起源于矮星系的恒星流,其中一条星流的前身星系的恒星质量质量约为2千万太阳质量,与Fornax矮星系的恒星质量相当。而大质量矮星系的并合事件可能会对银盘结构产生重要影响。
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