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它们的旋转速率。最后,他们绘制出了从0到125千秒差距距离中心区域内的一条旋转曲线,其精度达到了5%-20%。
这些结果展示出仙女星系在盘区维持着一个大约220公里/秒不变的恒定值,而逐渐减小至外围晕部位170公里/秒。此外,本次研究还首次探究了运动学参数,如M31盘部标长、晕部幂律参数等,以及发现了各向同性的核球与切向支配型晕。在了解质量方面,这是一个极其重要的话题,因为准确地评估一个 星系的质量能够帮助我们理解它内部物质分配、形成过程以及在本系统中的作用。
基于这个新的旋转曲线,团队建立起包含三种成分—即核球、盘及晕—的一个多层次性质模型,并推算出整个系统的大致质量分布,最终得知整个系统大约包含1.14万亿倍太阳质量。这份新见解对于理解一般性旋涡型银河如何形成演化具有深远意义,同时也为更好地探索这些复杂宇宙现象提供了强有力的工具。