中国天文学家利用LAMOST数据在场星中找到一批氮元素增丰红巨星

发布单位:郭守敬望远镜

  作为一个棒旋星系,我们所在银河系里面的恒星活动依然活跃。在数不尽的河内恒星里,我们是否有办法可以知道它们从诞生到现在所经历的一切,从而更确切地了解银河系的形成和演化?近年兴起的恒星化学动力学尝试从动力学和化学两个方向共同了解恒星及银河系的演化历史,取得了丰硕的成果。

  在恒星研究之中,特殊化学元素丰度恒星颇为耀眼:比如高锂丰度恒星、碳星等可反应宇宙早期的化学演化和恒星晚期的演化。而氮增丰的场星更为特殊:因为其甚高的氮丰度一般只能在球状星团的恒星中找到,但现在却在场星里发现了。它们是否由球状星团抛出?还是另有起源?这或者将改变我们对银河系及其星团的相互作用的认识。

  近日,中山大学物理与天文学院汤柏添副教授与国家天文台刘超研究员及多个国外合作者找到了44颗氮元素增丰的场红巨星。这类恒星非常罕见,仅占总样本不到1%的比例,具有很高研究价值。该研究成果已被国际知名天文期刊《天体物理学报》(ApJ)接收。

  具体地说,研究人员从LAMOST DR3的AFGK型恒星星表中,选出了7723颗场里的贫金属红巨星,测量它们CN3839和CN4142的谱指数后,得到了79颗CN强的恒星,并在其中把CH强的恒星剔除后,得到了44颗CN强CH中等的恒星(图1)。经过确定它们的碳氮丰度后,研究人员发现这些恒星的确具有很高的氮丰度,比一般正在经历extra-mixing的贫金属场红巨星的氮丰度还要高,这表明这些恒星的氮增丰有特殊的来源。接下来,研究人员用这些恒星的三维位置和三维速度,结合银河系动力学模型,模拟了它们的轨道。蒙特卡罗数值模拟的结果表明,这些恒星都具有很高的偏心率,而且有部分恒星的旋转方向与银河系旋转方向相反。根据这些氮丰度恒星的化学与动力学性质,研究人员认为这些恒星可能来源于银河系的球状星团,或者河外的矮星系,还有可能是河外的球状星团,现在尚难以下定论,需要进一步研究。

  接下来,研究人员将会利用更新版本的LAMOST数据来找到更多的氮增丰场红巨星,并且会利用国内外的大望远镜进行后续高分辨率光谱观测,以得到更多的化学元素丰度和视向速度的信息,从而更好地确定它们的来源及演化。

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  图1:研究人员利用LAMOST光谱测得CN和CH谱指数后,从谱指数参数空间中分离出了CN强CH中等(氮增丰,黑色加号)和CN强CH强(碳增丰,红色加号)的贫金属场红巨星,而背景是普通的贫金属场红巨星。

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