点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:移动星群——宇宙过客揭示银河系动力学演化历史
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

移动星群——宇宙过客揭示银河系动力学演化历史

来源:光明网2021-06-16 11:01

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  移动星群没有星团的凝聚力,也没有星流的宏伟壮观,可能只是宇宙中短暂的过客,但是它的存在可以揭示银河系动力学演化历史。

  顾名思义,移动星群是具有相似运动的一群恒星。虽然一起运动,但是它们在空间位置可能并不相邻。早在1869年天文学家就在太阳邻近区域发现了两个明显的移动星群,然而移动星群概念是在20世纪60年代由美国天文学家艾根(Olin J. Eggen)提出的。

  艾根发现了一些空间位置弥散的恒星具有相似运动,而且运动速度和一些星团很接近,于是他们就主观的认为这些恒星是从星团“逃”出来的。他们称这些恒星为移动星群,并且依据和他们速度相近的星团或者恒星的名字命名。比如著名的Hyades移动星群、Sirius移动星群、大角星群等等。

移动星群——宇宙过客揭示银河系动力学演化历史

图1. Hyades星团 (图源:使用Gaia Sky创建,ESA / GAIA / DPAC , CC BY - SA 3.0 )

  自那以后,天文学家们对移动星群产生了浓厚的兴趣。20世纪90年代中期,欧洲航天局的依巴谷卫星发布了高精度的天体测量数据,移动星群的研究进入了一个新时代,陆续发现了一大批新的移动星群候选体。

  2009年,国家天文台赵景昆等人利用14000多颗矮星和6000多颗巨星组成的样本,发现了22个移动星群候选体,在当时被评价为最完备的移动星群样本(AN,334,756)。

  随着研究的深入,天文学家越来越质疑艾根的观点,他们发现绝大部分移动星群和星团并没有本质的关联。组成移动星群的成员星的年龄以及金属丰度并不一致,弥散远远大于测量误差,不是诞生于同一分子云。

  后来经过不断的探索,一些移动星群被证实和银河系中心棒以及旋臂有关,中心棒的共振以及银河系的旋臂会促使一些恒星聚集,从而形成移动星群,相应的动力学模拟工作也逐渐开展起来。

  随着SDSS、RAVE、LAMOST以及Gaia巡天数据的释放,移动星群的研究取得了更大的进展,更多的移动星群被发现,并且将其研究从太阳近邻扩展到更远的地方。

移动星群——宇宙过客揭示银河系动力学演化历史

图2:LAMOST望远镜和欧洲空间局的Gaia卫星(图源:LAMOST运行和发展中心)。

  特别是利用Gaia的数据提供精确的天测数据,在太阳近邻发现绝大部分的移动星群位于一些较大弧状结构之上(图3),是这些弧状结构的重要组成部分。

移动星群——宇宙过客揭示银河系动力学演化历史

图3. 太阳近邻的移动星群分布,加号表示发现的移动星群,带圆的加号表示可信度高的移动星群 (图源:A&A, 619, A72)

  移动星群的表象是很一致的,就是一群一起运动的恒星,但是导致它们一起运动的机制是错综复杂的。它们的产生机制主要有三种,第一种是银河系中心棒以及旋臂的非轴对称引力势导致的,第二种是并合事件扰动导致的相空间混合会促使一些恒星一起运动,最后一种就是潮汐流经过演化后恒星仍然保持相似的运动,这些移动星群可能是星团或者矮星系潮汐流的一部分。

  目前很多移动星群的形成机制仍然存在争议。达成共识的有Hercules这个移动星群,被认为是银河系中心棒的外林德布拉德共振导致的。另外几个著名的Sirius、Hyades、Pleiades、Wolf 630、γLeo等移动星群可能是第一、第二种机制共同作用导致的。为了还原它们的形成,需要更加精细可靠的数值模拟。

  厚盘的移动星群主要有两个,AF06和大角星群,这两个刚发现的时候根据他们的运动学信息认为是被银河系吸积矮星系的残骸,后来经过对他们年龄以及化学丰度分析,证实了它们的成员星是银河系本地产生的。银晕中的移动星群有的来自于矮星系的吸积遗迹,也有的是并合事件的扰动产生的,可以通过化学丰度以及轨道模拟来追溯它们的起源。

移动星群——宇宙过客揭示银河系动力学演化历史

图4. LAMOST郭守敬望远镜 (图源:孔啸)

  我国自主创新研制的国家重大科技基础设施、目前世界上光谱获取率最高的LAMOST已经发布了千万量级的天体光谱。

  从LAMOST DR1到DR5,赵景昆等人发现了一系列的新的移动星群:

  利用DR1和DR2数据在晕中发现了7个新的移动星群;

  利用LAMOST DR3和Gaia DR1的TGAS数据,在银盘发现了4个新的移动星群,这4个后来均被Gaia DR2数据进行了证实;

  利用Gaia DR5数据,在本地旋臂发现了一个新的移动星群,提供了旋臂密度波驱使恒星聚集的证据。

  对于新发现的LAMOST-N1移动星群,他们利用SUBARU望远镜进行了后继观测,得到了6颗成员星的11种化学元素的丰度,分析了它们的丰度模式。发现这个星流成员星的[α/Fe]比相同金属丰度的银河系场星平均低0.1dex(图5左), 和Nissen 的低α晕星(图5中的紫色棱形,被认为来自于银河系对矮星系的吸积)分布较一致。

移动星群——宇宙过客揭示银河系动力学演化历史

移动星群——宇宙过客揭示银河系动力学演化历史

图5. [α/Fe]和[Ba/Y]丰度模式。红色矩形框表示LAMOST-N1的成员星,小黑点表示银河系的场星,三角代表矮星系的成员星,绿色棱形表示Nissen厚盘星族,蓝色棱形表示Nissen高α晕族恒星,紫色棱形表示Nissen低α晕族恒星 (图源:ApJ, 868, 105 )

  中子俘获元素[Ba/Y]比银河系场星高0.2dex(图5右),铁族元素Cr丰度比银河系场星偏低约0.15dex,这些观测结果表明LAMOST-N1的化学属性和银河系有明显的不同,可能来自于来外部系统。

  由于LAMOST-N1的丰度模式和目前已知的典型的矮星系的丰度模式也不完全一致,它的前身可能来自于一个较大的矮星系或者较早被吸积的矮星系。

  移动星群的研究虽然取得了较大进展,但是仍然存在一些悬而未决的问题,高精度的模拟和精确的化学丰度可以帮助我们更好的理解它们的形成以及演化。

  作者简介:赵景昆,国家天文台研究员,从事银河系结构与化学演化方面的研究。

  文稿编辑:蔡琳、赵宇豪

[ 责编:涂子怡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • “两山”理念与美丽中国|千年窑火见证绿色蝶变

独家策划

推荐阅读
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上强调,“十五五”时期是科技强国建设的关键攻坚期。必须抓住历史机遇,迎接时代挑战,加快推进高水平科技自立自强,向着到2035年建成科技强国的目标坚定迈进,扎扎实实以科技创新支撑和引领中国式现代化。
2026-07-10 09:45
围棋长期被视为高度依赖经验、直觉和审美判断的领域,棋手通过棋谱、布局、定式、手筋和长期对局积累对“好棋”的理解。这类进展的意义,不只是“提高实验效率”,更深层的变化在于,它改变了科学发现中“候选对象”生成的方式。
2026-07-10 09:43
丁烈云认为,面向工程难题,要用工程理论支撑技术突破,打通“工程科学—工程技术—产业应用”完整链条,让前沿科技真正服务于社会。针对高端装备制造转型升级痛点,中国工程院院士郭东明系统阐释了高性能制造的全新发展理念。
2026-07-10 09:41
在9日举行的两院院士大会上,我国石油地质与勘探专家邱中建院士荣获第十六届光华工程科技奖成就奖,高性能精密制造专家郭东明院士等39人荣获光华工程科技奖。
2026-07-10 09:40
人民大会堂万人大礼堂的巨大天幕上,灯光璀璨,熠熠生辉;礼堂内,中国科技界的杰出代表们,肩负全国科技工作者的重托,济济一堂、共襄盛会。
2026-07-10 09:39
水的氢键强度及动力学过程全量子效应研究:在一滴水中探寻物理之美 在王恩哥看来,物理学研究有一个很大的特点,就是它能把复杂的事情简单化,并且抓住其中最本质的问题——这就是物理学的魅力所在。
2026-07-09 09:51
而这一切的起点,要回到半个世纪前——在中国科学院物理研究所那间废弃的鸡舍里,陈立泉铺开了这张后来冠绝全球的“电动”蓝图。自1981年起,在中国科学院的持续支持下,实验室瞄准真正实用的锂电池,牵头组织并承担了一系列国家重大项目。
2026-07-09 09:51
谈及荣获国家最高科学技术奖,贲德谦虚地说:“这不是我个人的奖,而是所有‘雷达人’的荣誉。从原理探索到技术攻关再到雷达建造,10余载春秋,为了研制代号“7010”的远程相控阵雷达,贲德与团队闯过了一个又一个难关。
2026-07-09 09:50
发展数智经济,通过促进科技创新和产业创新深度融合培育新质生产力。为此,笔者建议,应从要素供给、产业融合、创新转化和制度保障四个方面发力,把数智经济的技术势能转化为新质生产力的发展动能。
2026-07-09 09:50
耄耋之年,她坐着轮椅来到采访室,一身深蓝素装,神情温和。她,就是“七一勋章”获得者、中国工程院院士、中南大学教授钟掘。1960年,钟掘毕业后来到岳麓山下的中南矿冶学院,一头扎进被人称作“傻大黑粗”的冶金机械行业。
2026-07-09 09:49
中国科协第十一次全国代表大会是在“十五五”开局之年召开的一次重要会议,是科协系统和广大科技工作者的一次盛会。实践充分证明,我国科技工作者始终胸怀祖国、服务人民、勇攀高峰、敢为人先,不愧为党和国家充分信赖的优秀队伍和建设科技强国的中坚力量。
2026-07-09 09:49
从安装智能芯片的比赛用球,到协助裁判的视频技术,再到支持百万球迷转运的中国列车……这支“中国队”被美国消费者新闻与商业频道誉为世界杯供应链“不可或缺的一环”。
2026-07-08 10:08
7月7日是小暑节气,恰逢年度“最小太阳”现身天宇。当日凌晨2时左右,地球过远日点,这是一年中地球距离太阳最远的位置,这天观测到的太阳视直径为全年最小。
2026-07-08 10:06
近日,西南石油大学新能源与材料学院光伏材料与技术科研团队传出好消息:其研发的小尺寸超高效叠层太阳能电池光电转换效率接近35%,大幅超越常规太阳能电池的光电转换效率。
2026-07-08 10:04
目前,大连海事大学已与72家行业单位建立联合培养,共建162个专业实践基地、4个工程技术中心,聘任600余名企业导师,真正实现“工程出题、校企共答、产业阅卷”。
2026-07-08 09:52
一生钢铁报国,一生慷慨无私。崔崑院士走了,但他留下的,是钢的筋骨,是火的温度,是一颗永远滚烫的赤子之心。
2026-07-08 09:45
在河北雄安人工智能产业园的一楼展厅里,一台工业机器人正利落地演示货物搬运,机械臂精准而有力;楼上,键盘敲击声此起彼伏,研发人员专注地写着代码。产业园一年前才“开业”,如今已成为人工智能公司发展的产业高地。这里诞生的国内首个处理结构化数据的通用大模型,适用于多个工业场景;这里诞生了便携式颅脑出血检测分析仪,让医学检查更加快捷便利……
2026-07-07 09:44
从“争第一”的局部超越,到“创唯一”的向上突围,再到“守专一”的产业韧性,这三重创新路径相互交织,共同勾勒出中国从“世界工厂”迈向“创新引擎”的壮阔图景
2026-07-07 09:42
近日,在内蒙古阿拉善盟额济纳旗东风镇古日乃嘎查的航天育种试验基地内,曾搭载实践十九号卫星的荒漠肉苁蓉“太空种子”,在地面选育试验中取得关键进展——首批试验植株成功开花。
2026-07-07 09:40
高校专业目录的更新,绝非简单的名称变动,而是立足国家需要、顺应产业发展、面向科技前沿之举。新农科教育已不再是单纯的“种地养猪”,而是要有系统思维和交叉学科背景,特别是打破农学、工学、理学等传统学科壁垒。
2026-07-07 09:39
加载更多