近期,云南大学研究团队在利用LAMOST DR9光谱数据与仙女星系(M31)已有观测资料的基础上,构建了目前国际上最庞大的视向速度测量的仙女星系天体表。借此,他们成功绘制出了迄今为止观测范围最广且精度最高的仙女星系旋转曲线,并进一步揭示了M31内动力学质量分布。这一成果对研究仙女星系乃至一般星系的动力学结构和质量分布具有重大科学意义,该研究成果已经发表于英国《皇家天文学会月刊》(MNRAS),论文第一作者是云南大学本科生张湘玮,其指导老师是陈丙秋教授。
该研究中,团队通过收集来自LAMOST DR9和相关文献数据共13,679个具有视向速度测量值的天体,这使得他们拥有了一项规模最大、涵盖了核球、盘以及晕三个部分丰富数据集。对于位于盘中的物体,他们运用非对称流改正模型并获取每个天体切向速度以计算其旋转速度;而对于核球及晕上的物体,则结合速度弥散信息采用球对称和投影金斯方程来计算旋转速度。
最终,他们绘制出距离中心0到125千秒差距范围内的旋转曲线,其精度达到5%-20%,这使得它成为目前国际上覆盖范围最广且精确程度最高的仙女星系旋转曲线。这一发现,如图2所示,不仅展示了不同区域之间旋转速率之变化,还揭示了各组成部分在总质量分布中的贡献。
结果显示,仙女星系在盘区保持着约220公里/秒不变,而逐渐减小至外部晕区为170公里/秒。此外,本研究还探讨并首次发现M31存在类似银河系统中的各向同性核球及切向支配性的恒久辉晕。这些发现对于理解该系统及其演化历史至关重要。
质量作为一个基本物理属性,对于理解其物质分配、形成历史以及在本群中的作用来说,是非常关键的一环。本次绘制出的旋转曲线提供了三部分(即核球、盘及晕)的质量模型,并推算出整个系统大约包含1.14万亿倍太阳质量,这为理解一般型漩涡星系提供了一种全新的认识,同时也为深入了解漩涡系统结构与演化史奠定基础。