争论终结！我国科学家证实银河系反银心子结构起源于银盘
◎ 科技日报记者 陆成宽
这一发现终结了星波荡漾银河的又一争论。
5月8日，记者从中国科学院国家天文台获悉，来自该台与西华师范大学等单位的研究人员，利用郭守镜望远镜（LAMOST）和“盖亚”卫星(Gaia)数据，对位于银河系反银心的麒麟座星环、三角座-仙女座星流和A13等子结构的起源开展研究，发现银河系反银心子结构并不是被银河系吸积的矮星系的遗迹，而是银河系外盘的一部分。该结论结束了天文界长期以来关于反银心子结构起源的争议。相关研究成果发表于《天体物理学报》。
顾名思义，所谓反银心是指银河系内和银心方向相反的区域。天文学家对于反银心子结构的研究如同星空旅行，从银心出发，辐射状撒网，一路寻找万千星辰绽放的“结构花”。
目前，天文学家在银河系反银心方向上已经寻找到的子结构有北近结构、南中结构、麒麟座星环、A13以及三角座－仙女座星流。这些子结构由内向外，从3.9万光年到9.8万光年依次排列，共同构成了反银心方向上独特的风景线。不仅如此，这些恒星子结构还交替出现在银盘的南北两侧，勾勒出银盘近似波浪状起伏的优美姿态。
银河系盘具有“波浪”一样的起伏特点。图源：海蒂·纽伯格
同时，这些子结构的发现也让天文学家重新认识了我们的银河。它并不是传统认知的光滑扁平盘，而是一条星波荡漾的不安分星河。“但这些反银心子结构到底起源于哪里？天文学家对此一直存在争论不休。”中科院国家天文台研究员薛香香说。
研究人员利用LAMOST在银河系反银心观测到的大样本数据优势，结合Gaia DR2的高精度自行数据，搜寻到589颗来自麒麟座星环、三角座－仙女座星流和A13结构的成员星。“这是目前最大的反银心子结构成员星样本。”西华师范大学物理与空间科学学院副教授李静说。
与其它旋涡星系一样，银盘被认为由薄盘和厚盘两部分组成。研究人员将这些成员星样本的化学元素含量、运动特征以及能量角动量分布与银盘进行“亲子鉴定”，惊喜地发现，这些成员星与银盘拥有相似的近圆形运动轨道。金属丰度与厚盘星相似，这都证明这些子结构成员星可能来自于银盘厚盘。
为了进一步验证，研究人员发现这些子结构成员星的α元素丰度明显低于厚盘。
对此，李静解释道，这是由于目前银河系外盘依然存在很多冷气体，相对于内盘，分子云密度低，恒星形成速度慢，化学元素的金属丰度增加也不充分，因此α元素丰度比厚盘星要低。
“从运动特征和化学DNA鉴定，我们推测这些子结构成员星应该属于低α丰度贫金属外盘星，这也就意味着这些反银心子结构起源于银盘。”薛香香说。
同时，这些子结构分布于距离银河系中心3.9万光年到9.78万光年的范围，这也论证了离银心9.78万光年处仍然存在外盘成分。
这一结论佐证了银盘的半径至少有9.78万光年，是最早人们认识的经典盘尺度的两倍，这与2018年刘超研究员所在的国际团队基于LAMOST数据取得的研究成果，将银河系从“二环”扩建到“五环”的结论相吻合。
李静表示，这项研究证实了银河系反银心子结构起源于银盘，也证实了麒麟座星环、A13、三角座-仙女座星云是银河系外盘一部分的观点是正确的，终结了天文界长期以来关于反银心子结构起源的争议。
来源：科技日报