银河系厚盘中被预言的“异类”现身

■我们的记者倪思杰

最近，邢博士和中国科学院国家天文台的研究人员利用郭守敬望远镜的光谱测量数据，证实了银河系厚盘吸积成分的存在，为富气合并模型描述的厚盘形成机制提供了观测支持。研究结果发表在英国皇家天文学会月刊上。

厚板的形成是一个谜。

在一个晴朗的夏夜，向上望去，银河横跨星空，玉带一般挂在天空，壮丽而美丽。然而，这就是所谓的“只因为我们在这座山上”。身处银河系，我们很难对银河系有一个清晰的了解。

像其他螺旋星系一样，银河盘结构也被认为是一种包括薄盘和厚盘的结构。其中，厚圆盘海拔较高，由较老的恒星组成。

对于银河系来说，厚盘结构的发现有着悠久的历史，但厚盘的形成机制仍未解决。关于厚盘的形成机理，已经出现了许多模型，其中最经典的有4种类型——径向迁移模型、加热模型、吸积模型和富气聚结模型。

根据径向迁移模型，银盘上的恒星将沿径向向内或向外迁移，导致银盘在迁移过程中增厚，从而形成厚盘。根据加热模型，厚圆盘是由矮星系合并过程中被动态加热的圆盘恒星组成的。根据吸积模型，厚圆盘主要由落入的矮星系组成。富气聚结模型认为，富气的聚结过程导致厚圆盘的形成，厚圆盘主要由局部形成的恒星组成，并与已被吸积的卫星星系的恒星混合。

“后两个模型都认为厚圆盘有从矮星系增生而来的恒星。在吸积模型中，超过一半的厚圆盘恒星来自解体的矮星系，而在富气合并模型中，吸积恒星只占一小部分。邢告诉《中国科学》的记者。

理论模型的预测需要通过观测数据来验证。然而，由于恒星光谱的样本大小，科学家还不能确定吸积成分对银河厚盘形成的物质贡献。

“外星”星出现

F型和G型矮星数量相对较多，寿命相对较长。它们可以从银盘形成的最初阶段存活到现在。此外，与它们出生时相比，它们的化学丰度变化不大。它们能反映形成它们的环境的化学成分，并且经常被用来研究银盘的形成和演化。

研究人员从LAMOST光谱数据中选择了F和G矮子样本，并用它们的镁丰度作为“探针”来研究银圆盘。通过分析厚板块中镁相对铁丰度的分布，他们发现了少数“外来分子”——厚板块中镁丰度异常低的恒星。

这些低镁恒星偏离了厚圆盘恒星的整体镁丰度分布趋势，显示出与银河系附近矮星系成员相似的丰度特征。与此同时，这些“外来分子”具有大的轨道偏心率和银中心之间的大距离，这使得它们能够远离银中心，这表明厚圆盘中的低镁恒星来自解体的矮星系。

结果，研究人员证实了厚圆盘中吸积成分的存在，并证实了矮星系对厚圆盘形成的物质贡献。厚板中吸积组分的百分比相对较小，远低于吸积模型的预期，但与基于富气聚结模型的数值模拟结果一致，为富气聚结模型提供了观测支持。

“厚圆盘由古老的高镁恒星组成，但低镁恒星不能在厚圆盘中形成。它们异常的轨道参数表明它们是在矮星系中形成的，然后增生到银河系中。”一位评论家在评论文章中证实了科学研究者的结论。

这只是开始。

这一发现得益于LAMOST的大量光谱数据。“迄今为止，LAMOST望远镜已经成功获取了900多万个恒星光谱，并建立了世界上最大的恒星光谱数据库。”赵刚说。

然而，在研究人员看来，这一发现只是研究银河系起源的冰山一角。

“这只是开始。”赵刚说，“矮星系对厚圆盘的形成有多大的贡献，以及厚圆盘中吸积成分的空间分布仍然是需要解决的关键问题。”

银河系的形成和演化一直是天文学研究的重要前沿课题。在许多方面没有共识。迫切需要扩大观测数据的规模和光谱巡天的深度，为理论研究提供观测约束。

赵刚告诉记者，为了进一步研究银河系的形成和演化，研究小组正在开展国际合作，并计划利用日本8米昴宿星望远镜平台与日本和美国科学家进行深入的光谱调查，以进一步扩大观测数据的深度和规模。

此外，研究小组还在银河系进行相关的考古工作。“我们仍在寻找和分析银河系中极其贫穷的金属恒星。这些恒星金属含量很少，形成较早，是记录银河系早期化学演化的化石。与此同时，我们还将研究银河系吸积物附近的矮星系残余，如恒星流和移动的星团，并探索银河系的合并历史。”赵刚说。

《中国科学日报》(第四版综合版，2017年7月11日)