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

  • 2026北京国际商业航天展开幕

  • 杭州:逛庙会 迎腊八

独家策划

推荐阅读
我国结核病防治虽成效显著,疫情持续下降,但当前形势依然严峻,防治工作任重道远。作为一名从业30多年的结核科医生,我一直专注于结核病的临床诊治与防控,从未想过自己会与结核病防治历史结缘——直到十余年前。
2026-01-23 10:13
每到冬天,许多人都会感到手脚冰凉,即使穿得很厚,也难以真正暖和起来。为什么会有这种现象?该如何有效改善?
2026-01-23 10:06
“设立教育基金是我多年的心愿,希望为学校年轻人的培养作一点贡献。”
2026-01-23 10:01
1月22日,中科宇航将微重力金属增材制造返回式科学实验载荷交付于中国科学院力学研究所。这台由力学所自主研制的载荷,搭载于中科宇航力鸿一号遥一飞行器,于1月12日成功开展我国首次太空金属增材制造(即“3D打印”)实验。据悉,这是我国首次基于火箭平台实施太空金属增材制造返回式科学实验。
2026-01-23 09:48
团队所制备的“纤维芯片”中,电子元件(如晶体管)集成密度达10万个/厘米,通过晶体管高效互连,可实现数字、模拟电路运算等功能。而在虚拟现实领域,基于“纤维芯片”所构建的智能触觉手套适用于远程手术组织硬度感知、虚拟道具交互等场景,有望极大提升用户与虚拟环境的交互体验。
2026-01-23 09:48
扎实推进科普智库各项建设工作,为实现2035年“终结结核病流行”目标注入强劲的思想动力与坚实的行动支撑。
2026-01-22 18:44
国家能源局21日发布的数据显示,截至2025年12月底,我国电动汽车充电设施数量达2009.2万个,突破2000万大关。方案提出,到2027年底,将在全国范围内建成2800万个充电设施,提供超3亿千瓦的公共充电容量,满足超过8000万辆电动汽车充电需求,实现充电服务能力的翻倍增长。
2026-01-22 09:31
正因如此,团队创新性转向了模拟计算这一新兴赛道,成功研制出基于阻变存储器的非负矩阵分解模拟计算求解器。“这项工作为非负矩阵分解这类约束优化问题的实时求解开辟了新路径,展现了模拟计算处理现实复杂数据的巨大潜力。
2026-01-22 09:28
对于成千上万的心脏病患者来说,植入心脏起搏器是维持生命节律的重要方式。该起搏器设计极度微型化,生物相容性优异,可通过微创导管经股静脉植入心脏内部,大大降低了手术创伤。
2026-01-22 09:27
这是一种生物分子磁敏感荧光蛋白(MFP),能与磁场和无线电波相互作用,其特性正源于蛋白质内部的量子力学效应。研究团队首先开发出一种原型成像仪器,能够利用类似磁共振成像(MRI)的原理,对经过人工改造的蛋白质进行体内定位。
2026-01-22 09:44
20日,海南省脑空间信息学与脑机接口技术创新中心揭牌。据了解,海南大学近年来在全脑成像技术研发、脑图谱绘制等领域取得多项重大突破,并成功研发了高通量低功耗采集及刺激芯片、高自由度神经刺激芯片等多款脑机接口专用芯片,还构建了神经系统疾病灵长类动物模型研发技术体系,为脑科学基础与转化研究、脑机接口技术发展提供了技术支撑。
2026-01-22 09:30
光明日报北京1月21日电 记者王美莹、通讯员丁艳青从中国地震局获悉,近日,我国地震行业首个国家级与省级联动的网络安全管理平台正式建成并投入使用。目前,该平台已投入业务运行,显著提升了全国地震行业网络安全的整体防护水平,为业务平稳运行提供了坚实保障。
2026-01-22 09:29
随着中国第42次南极考察队队员陈龙耀从东南极西福尔丘陵地区裸露的岩壁敲下第一块岩石样本,中山站度夏地质考察工作正式启动。
2026-01-21 09:08
这套“地震断层模拟试验装置”由中国工程院院士、中国地震局工程力学研究所名誉所长谢礼立领衔的团队历时4年攻关研制完成,已成功通过验收。
2026-01-21 09:02
长期以来,半导体面临一个难题:我们知道下一代材料的性能会更好,却往往不知道如何将它制造出来。这项材料工艺革新解决了从第三代到第四代半导体都面临的共性散热难题,为后续的性能爆发奠定了关键基础。
2026-01-21 09:01
该团队通过对比研究嫦娥六号月球背面样品与嫦娥五号月球正面样品,发现嫦娥六号样品中的碳结构具有更明显的缺陷特征,这可能与月球背面经历的更强烈的微陨石撞击历史有关。
2026-01-21 09:00
近日,在国新办举行的新闻发布会上,海关总署相关负责人介绍,2025年中国高技术产品出口增长13.2%,工业机器人出口增长48.7%,并首次超过进口,我国成为工业机器人净出口国。
2026-01-21 08:56
2025年C919安全载客超过400万人次,而且今年又新开了广州往返南京的航线。
2026-01-20 07:00
工业和信息化部、国家发展改革委等五部门日前联合印发《关于开展零碳工厂建设工作的指导意见》。
2026-01-20 03:25
工业和信息化部日前印发最新修订的《优质中小企业梯度培育管理办法》,将科技型中小企业纳入优质中小企业梯度培育范围。办法自2026年4月1日起实施。
2026-01-20 03:20
加载更多