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天文学家对银河系周围的恒星发出令人震惊的发现

正如N体模拟所预测的,银河系受到与矮星系潮汐相互作用的干扰。指示了用于测试摄动场景的观察的磁盘上方和下方的恒星的位置。信用:T.Mueller / NASA / JPL-Caltech

由马克斯普朗克天文学研究所(MPIA)领导的国际天文学家团队对位于我们银河系光环中的恒星群的诞生地发出了惊人的发现。

这些光环恒星组合在巨大的结构中,在银河系平盘的上面和下面绕银河系中心运行。研究人员认为它们可能是由过去侵入银河系的较小星系留下的碎片形成的。

但在今天发表在“自然”杂志上的一项研究中,天文学家现在有令人信服的证据表明,这些光环结构中的一些实际上源于银河系的光盘本身,但被踢出了。

“这种现象被称为银河驱逐,”合作者,加州理工学院凯特范奈斯页天气教授朱迪科恩说。 “当一个巨大的矮星系通过银河盘时,这些结构被推离银河系的平面。这段经文引起振动或波浪,根据扰动物体移动的方向,从圆盘上方或下方发射星星。“

观测到的恒星在Galactocentric笛卡尔坐标系中的位置。 a,b,在第i个观测星中的14个观测星的位置。 (i)平面(a)和z i -r i GC平面(b),其中x i,i,y i ;和 i z / i是银河坐标的笛卡尔系统的方向,并且r是GC中以星等(kpc)定义的恒星的中心距离。 <我→1< / I>和 i b / i分别是银河的经度和纬度。 b中的绿色曲线表示银河系盘的耀斑轮廓。误差线代表距离测量的不确定性,从完全后验概率分布估计到1个标准差(s.d.)。 Maria Bergemann等,Nature doi:10.1038 / nature25490

“振荡可以与乐器中的声波相比,”MPIA的主要作者Maria Bergemann说。 “我们称之为银河系”半乳糖症“中的'震荡',这在几十年前就已经在理论上预测了。我们现在有了迄今为止获得的银河系盘中这些振荡的最明显证据!“

Bergemann的团队首次使用夏威夷Maunakea的W. M. Keck天文台提供了这些晕星的详细化学丰度模式。

“化学丰度分析是一个非常强大的测试,它可以类似于DNA匹配的方式确定恒星的亲本群体。据了解,不同的母体种群,如银河系盘或晕,矮星卫星或球状星团,已知具有完全不同的化学成分。所以一旦我们知道星星是由什么组成的,我们可以立即将它们连接到他们的父母人群,“贝尔格曼说。

科学家们研究了14颗恒星位于两个不同的光环结构 - 三角座 - 仙女座(Tri-And)和A13恒星的过度密度。这两个结构位于银河系盘的两侧;银河飞机上下约14,000光年。

观察到的恒星的化学丰度。 a,b,化学丰度比[Na / Fe](a)和[Ba / Fe](b)与金属性([Fe / H]):TriAnd和A13过度稠度;银河系盘和晕星; Fornax和射手座矮小的球状星系;银河外盘中的开放星团; (具有反映簇内丰度变化的误差条,作为样本的均方根(rms)方差导出,其中对于M3簇而言,N 1≈13,并且n 1 = 25)。 Maria Bergemann等,Nature doi:10.1038 / nature25490

该团队使用凯克天文台的高分辨率道格拉斯光谱仪(HIRES)获得了晕星的光谱。

科恩说:“HIRES的高通量和高光谱分辨率对于观测银河系外部恒星的成功至关重要。 “另一个关键因素是凯克天文台的顺利运行;良好的指向性和平稳的操作允许在仅仅几个夜晚的观察中获得更多恒星的光谱。这项研究中的光谱仅在Keck时间的一个晚上获得,这表明即使是一个晚上也是如此。“

该团队还获得了智利欧洲南方天文台的超大望远镜(VLT)拍摄的另一颗恒星的光谱。

当将这些恒星的化学成分与其他宇宙结构中的恒星的化学成分进行比较时,科学家们惊奇地发现,这些恒星内部和之间的化学成分几乎相同,并且与银河系外盘的丰度模式星星。

这提供了令人信服的证据,即光环星最可能起源于银河薄片(银河系的年轻部分,强烈集中于银河系飞机)本身。

这些发现非常令人兴奋,因为它们表明银河系的磁盘及其动态比以前认为的复杂得多。

观察恒星的位置与N体模拟的比较。将所观察到的A13和三角星(分别为黄色正方形和紫色三角形)的位置与来自遵循人马座矮小体的相互作用的N i体模型(以灰色表示)的两个快照进行比较具有最初稳定的银河盘的球状星系。 a,模拟开始时星粒的分布。 b,最后的现在分配,在5.6 Gyr之后。其他确认的过度浓缩成分也显示为小黄色和洋红色点。太阳中心距,日心距离。 Maria Bergemann等,Nature doi:10.1038 / nature25490

“我们表明,在磁盘上的一组恒星可能会被移到银河系中更远的地方 - 已被入侵的卫星星系”踢出“。类似的化学模式也可能在其他星系中发现,表明这一动态过程具有潜在的银河系普遍性,“共同作者LaGuardia Community College / CUNY的Allyson Sheffield说。

作为下一步,天文学家计划分析Tri-And和A13过度密度中更多恒星的光谱,以及远离光盘的其他恒星结构中的恒星。他们还计划确定这些恒星的质量和年龄,以便限制银河驱逐发生的时间限制。

出版物:玛丽亚贝尔格曼等人,“在银河盘的平面的相对侧上的两个化学类似的恒星过度密度”,Nature,2018; DOI:10.1038 / nature25490

来源:Mari-Ela Chock,W. M. Keck天文台