天文科研动态揭秘太阳本征速度的精确测量之谜

近日,北京大学黄样博士研究生和刘晓为教授等人利用国家天文台LAMOST望远镜产生的第一代反银心方向巡天增值星表中遴选出太阳邻域当前最大的FGK矮星样本(约10万颗),重新确定了太阳的本征速度,并证实了之前的太阳本征速度低估了约一倍。该项研究成果已发表在国际著名天文期刊《英国皇家天文学会月刊》(MNRAS)上。(黄样、刘晓为等2015,MNRAS,450,753)

所有恒星相对本地静止坐标系所做的运动称作恒星的本征运动。在实际观测中,所有目标源速度的观测都是相对于太阳的,因此确定太阳的本征速度成为了定义本地静止坐标系的第一要务,也是研究银河系动力学的起点。

天文学家长久以来都在致力于获得准确的太阳本征速度,但可惜的是不同研究工作给出的结果并不自洽,特别是在旋转方向上可以差到两倍。一般来说,太阳在垂向和径向上的速度是比较好测量。但是,对于太阳在旋转方向上的速度测量就更具挑战性。如果所选样本年龄偏老(如恒星),就需要面临如何改正非对称流效应;而如果所选样本偏年轻(如水脉泽),则需要解决如何扣除悬臂对样 本速度造成扰动。

1998年,由Dehnen和Binney提出施特龙贝格关系式并通过它改正了非对称流效应,并给出了后来被广泛采用的初步估计。然而近几年的数据显示,他们提供给我们的 太阳在旋转方向上的速 量可能低估了一倍。

因此,要利用恒星样品准确测量太阳,本征velocity,就需要准确考虑非对称流影响或者找到合理筛选出不受非 对称流影响的一部分样的子集。这项工作由黄样等人完成,他们首先展示了LAMOST FGK矮星中的旋转分布(考虑到了非 对称流效应),然后移动这个分布去匹配真实观察到的LAMOST FGK矮星之风分布,当它们最佳匹配时得到 的风度就是银盘中too sun on its own rotation direction's intrinsic wind speed component。此外,还计算 了 LAMOST FGK矮行情轨道并得 到其轨道偏心率越小表示其轨道越接近圆周运动,其受到 非 对称 流效应也越小,因此可以简单取这些有着较小轨道偏心率 的FGK 短信子组合三种风度以获取sun of the galaxy's intrinsic wind speed。

最终通过这两种方法得到sun in its own rotation direction's intrinsic wind speed与2次误差内吻合,而且证实之前sun of the galaxy's intrinsic wind speed被低估大约一倍。此外,这些基于不同光谱类型子组 织提供结果的一致性说明这种方法有效。本次基于目前最大 sun neighborhood FGK 短信子的调查,为我们提供目前精确程度最高sun of the galaxy's intrinsic wind speed:(U⊙V⊙,W⊙)=(7.01±0.20,10.13±0.12,4.95±0.09)千米每秒。

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