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科研动态

研究人员利用LAMOST数据精确估计上百万颗恒星的年龄

发表日期:2017-10-09来源:放大 缩小

  近期,国家天文台博士后、LAMOST特聘青年研究员向茂盛等人基于LAMOST获取的海量恒星光谱数据,从中遴选出了包含近百万颗处于恒星演化主序拐点或亚巨星阶段的恒星样本,并利用作者此前构建的包含400多万颗恒星的大气参数、元素丰度、消光、距离及运动学信息的LAMOST DR4增值星表中提供的精确恒星基本参数,结合贝叶斯分析方法,得出了这些样本恒星的精确年龄和质量估计,其中近一半恒星的年龄精度达到2030%。该样本将具有可靠年龄信息的恒星数量扩大了两个量级以上,而且大大拓展了它们的空间覆盖范围;同时,这些恒星具有三维位置、三维速度、铁元素和α元素丰度等信息且选择函数简单明确,为全面揭示银河系特别是银盘的星族、结构、起源和演化提供了独特和关键的数据。 该项研究成果已发表在国际知名期刊《天体物理学杂志增刊》(Xiang et al. 2017, ApJS, 2322)上。 

  年龄是决定恒星演化状态的一个关键物理量。获取大样本恒星的年龄对于实现银河系星族普查,揭示银河系起源及集成和演化历史具有十分重要的意义。然而,由于缺乏记录恒星年龄的精确时钟,恒星年龄估计极其困难,人们只能依靠恒星演化模型,通过将观测性质与模型进行比较的方式对恒星年龄给出粗略估计。而这需要精确的恒星基本参数(有效温度,金属丰度,绝对光度或表面重力加速度),而且通常只适用于那些观测性质对年龄敏感性好的恒星类型,如主序拐点星和亚巨星。因此,尽管一些大规模测光和光谱数字巡天在过去数十年间得以开展,获取了大量恒星的精确位置、颜色、视亮度、类型、运动学和化学性质,但是长期以来大样本恒星的精确年龄信息依旧几乎是空白。截止到LAMOST银河系巡天实现以前,具有比较可靠(精度达30%以上)年龄估计的(场)恒星仅有数千颗,绝大部分局限于太阳邻域200秒差距以内。相较于分布在银河系数十万秒差距内的上千亿颗恒星而言,这仅仅是九牛一毛。 

  利用选出的该恒星样本,作者还发现银盘恒星在年龄金属丰度和年龄-α元素与铁元素丰度比空间的分布呈现出双支序列特征,暗示银盘的化学增丰历史经历了两个不同的过程,其中一个过程可能对应了银河系厚盘的形成,它发生在银河系早期且在距今80亿年以前就基本终止了,而另一个过程对应了银河系薄盘的形成,它开始于距今80100亿年前,至今仍处于成长过程中。此外,作者还发现在太阳位置以外的银盘区域,恒星年龄分布存在显著的边缘增厚现象,即越往外年轻恒星越有可能出现在距离银道面越高的区域,这将为银盘的形成和演化模式提供强烈限制。 

  论文审稿人对该工作给予了高度评价,认为该工作对相关领域具有重要贡献,特别是为银河系演化研究提供了基准。 

  恒星年龄在银道坐标系(l,b)下的分布。图中显示,|b|<15o的银道面区域由年轻恒星主导,恒星年龄随银纬增加而增大。 

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