天文台快遞 LAMOST的近況

科技 10-14

▉發現S147塵埃雲

近日，雲南大學中國西南天文研究所陳丙秋博士和劉曉為教授基於LAMOST的巡天數據，對近鄰超新星遺迹S147進行了詳細研究，首次發現了與S147成協的塵埃雲，並將其命名為S147塵埃雲。

質量超過8個太陽質量的大質量恆星在演化晚期中心核能耗盡後，將發生塌縮並引發超新星爆炸。爆炸拋出的物質向外極速膨脹並與周邊星際介質發生作用，形成延展的超新星遺迹。超新星遺迹包含了超新星爆發釋放的巨大能量和大量重元素（天文學家將重於氫、氦的元素統稱為重元素或金屬元素），對星際介質的物理、化學性質產生重要影響，是恆星形成及星系化學動力學演化的重要驅動因素。事實上，有關超新星遺迹的眾多觀測現象都源於其與不均勻星周/星際介質間的相互作用。不僅如此，超新星遺迹還被認為是宇宙高能粒子（如宇宙線）的重要加速場所，超新星遺迹及其與星際介質相互作用的研究因此成為闡釋宇宙高能粒子起源的重要一環。

S147

超新星遺迹S147（G180.0-1.7）是銀河系反銀心方向一個年老的殼狀超新星遺迹，角直徑約200角分，是研究超新星遺迹及其與星際介質作用的良好實驗室。2012年，天文學家利用費米伽馬射線太空望遠鏡發現在S147區域有一個延展的伽馬射線源可能與超新星遺迹成協，表明S147可能正在與其周邊大型分子雲相互作用。然而傳統的、基於一氧化碳（CO）分子輻射的搜尋並沒有找到與該超新星遺迹成協並與之發生相互作用的分子雲。雲南大學中國西南天文研究所團組基於盱眙反銀心方向測光巡天數據，結合2MASS和WISE紅外測光巡天數據以及LAMOST大規模銀河系光譜巡天數據，精確測量和描繪了S147區域星際塵埃的三維分布，首次發現了與S147成協的塵埃雲。該塵埃雲的形態與伽馬射線源十分一致，從而在觀測上證實了該超新星遺迹正在與周邊分子雲發生相互作用。分析還給出了S147的距離約3800光年，這一估計與國際上基於其它分析方法得到的最新結果非常一致。

本項工作在國際上開闢了一條通過測量和分析星際塵埃三維消光分布來搜尋與超新星遺迹成協分子雲的新路徑。相較於傳統的基於CO分子輻射的方法，該方法避免了CO分子光解效應及探測極限帶來的局限，可以有效地搜尋和發現與超新星遺迹產生相互作用的分子雲。此外，該方法克服了銀河系外區域分子雲距離難以測定的困難，能夠給出分子雲的精確距離。本項工作已被國際著名期刊英國《皇家天文學會月刊》（MNRAS）接收。

與超新星遺迹S147成協的塵埃雲分布（紅色等高線），圖的背景是S147的Hα發射線圖。

▉精確估計上百萬顆恆星的年齡

近期，國家天文台博士後、LAMOST特聘青年研究員向茂盛等人基於LAMOST獲取的海量恆星光譜數據，從中遴選出了包含近百萬顆處於恆星演化主序拐點或亞巨星階段的恆星樣本，並利用作者此前構建的包含400多萬顆恆星的大氣參數、元素丰度、消光、距離及運動學信息的LAMOST DR4增值星表中提供的精確恆星基本參數，結合貝葉斯分析方法，得出了這些樣本恆星的精確年齡和質量估計，其中近一半恆星的年齡精度達到20－30%。該樣本將具有可靠年齡信息的恆星數量擴大了兩個量級以上，而且大大拓展了它們的空間覆蓋範圍；同時，這些恆星具有三維位置、三維速度、鐵元素和α元素丰度等信息且選擇函數簡單明確，為全面揭示銀河系特別是銀盤的星族、結構、起源和演化提供了獨特和關鍵的數據。該項研究成果已發表在國際知名期刊《天體物理學雜誌增刊》上。

年齡是決定恆星演化狀態的一個關鍵物理量。獲取大樣本恆星的年齡對於實現銀河系星族普查，揭示銀河系起源及集成和演化歷史具有十分重要的意義。然而，由於缺乏記錄恆星年齡的精確「時鐘」，恆星年齡估計極其困難，人們只能依靠恆星演化模型，通過將觀測性質與模型進行比較的方式對恆星年齡給出粗略估計。而這需要精確的恆星基本參數（有效溫度，金屬丰度，絕對光度或表面重力加速度），而且通常只適用於那些觀測性質對年齡敏感性好的恆星類型，如主序拐點星和亞巨星。因此，儘管一些大規模測光和光譜數字巡天在過去數十年間得以開展，獲取了大量恆星的精確位置、顏色、視亮度、類型、運動學和化學性質，但是長期以來大樣本恆星的精確年齡信息依舊幾乎是空白。截止到LAMOST銀河系巡天實現以前，具有比較可靠（精度達30%以上）年齡估計的（場）恆星僅有數千顆，絕大部分局限於太陽鄰域200秒差距以內。相較於分布在銀河係數十萬秒差距內的上千億顆恆星而言，這僅僅是九牛一毛。

利用選出的恆星樣本，作者還發現銀盤恆星在年齡－金屬丰度和年齡－α元素與鐵元素丰度比空間的分布呈現出雙支序列特徵，暗示銀盤的化學增豐歷史經歷了兩個不同的過程，其中一個過程可能對應了銀河系厚盤的形成，它發生在銀河系早期且在距今80億年以前就基本終止了，而另一個過程對應了銀河系薄盤的形成，它開始於距今80到100億年前，至今仍處於成長過程中。此外，作者還發現在太陽位置以外的銀盤區域，恆星年齡分布存在顯著的「邊緣增厚」現象，即越往外年輕恆星越有可能出現在距離銀道面越高的區域，這將為銀盤的形成和演化模式提供強烈限制。

論文審稿人對該工作給予了高度評價，認為該工作對相關領域具有重要貢獻，特別是為銀河系演化研究提供了基準。

恆星年齡在銀道坐標系（l，b）下的分布。圖中顯示，b

▉發現四顆新的DA型脈動白矮星

上個月，北京師範大學博士後蘇傑和付建寧教授等人從已發表的基於LAMOST數據的白矮星星表中，發現了4顆新的DA型脈動白矮星。該項研究成果已被國際著名天文學期刊《天文物理學雜誌》（The Astrophysical Journa ）接收。

白矮星是中、小質量恆星演化的晚期階段，是一種由電子簡併態物質構成的緻密天體。由於銀河系中大約98%的恆星最終都會演化成為白矮星，因此白矮星的研究對於認識和了解恆星演化規律以及銀河系演化歷史具有重要意義，而DA型白矮星則是所有已知白矮星中數量最多的一類。當DA型白矮星的有效溫度在12500 K到10500 K之間時，白矮星的整體結構會發生振動，從而表現出亮度的變化，成為脈動白矮星。通過對脈動白矮星光變的觀測和分析，可以確定白矮星的基本參數並了解其內部結構。目前已知的DA型脈動白矮星數量大約為200顆，為了更全面地研究脈動白矮星性質並進行星震學研究，搜尋新的脈動白矮星是很有必要的。

蘇傑等人首先利用已發表的基於LAMOST數據的白矮星星表中的恆星有效溫度，篩選出位於脈動不穩定帶內的候選體，然後分別利用麗江2.4米和興隆2.16米望遠鏡進行時序測光觀測，以確定它們是否存在光變。在最近完成的工作中，有4個候選體被發現具有顯著的光度變化，可以確認是脈動白矮星。附圖展示的是這4顆脈動白矮星的光變曲線以及光變曲線的頻譜，可以看到它們具有顯著的光變特徵。這項成果是首次我國天文工作者完全依託國內觀測設備發現的新脈動白矮星，具有很好的自主性和原創性。