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圖1 銀河系盤具有“波浪”一樣的起伏特點。圖源：海蒂·紐伯格

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　　西華師范大學(xué)物理與空間科學(xué)學(xué)院李靜副研究員與國家天文臺薛香香研究員等人利用LAMOST和Gaia數(shù)據(jù)，對位于反銀心的麒麟座星環(huán)、三角座-仙女座星流和A13等子結(jié)構(gòu)的起源開展研究，發(fā)現(xiàn)它們并不是被銀河系吸積的矮星系的遺跡，而是銀河系外盤的一部分。該結(jié)論結(jié)束了天文界長期以來關(guān)于反銀心子結(jié)構(gòu)起源的爭議。研究還發(fā)現(xiàn)反銀心的子結(jié)構(gòu)可延伸到距離銀河系中心9.78萬光年處，是經(jīng)典銀盤尺度的2倍。這也佐證了2018年國際團隊利用LAMOST數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)銀河系尺寸比傳統(tǒng)認(rèn)知的大了一倍的結(jié)論。該成果已在國際知名天文期刊《天體物理學(xué)報》（2021，ApJ，910，1）上發(fā)表。

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　　截止目前，天文學(xué)家在反銀心方向上已發(fā)現(xiàn)的子結(jié)構(gòu)包括北近結(jié)構(gòu)、南中結(jié)構(gòu)、麒麟座星環(huán)，A13和三角座-仙女座星流，從內(nèi)向外從3.9萬光年到9.8萬光年依次延展排列。這些子結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成了反銀心方向上獨特的風(fēng)景線。不僅如此，這些恒星子結(jié)構(gòu)還交替出現(xiàn)在銀盤的南北兩側(cè)，勾勒出銀盤近似波浪狀起伏的優(yōu)美姿態(tài)。

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　　這些子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)讓天文學(xué)家重新認(rèn)識了我們的銀河不是傳統(tǒng)認(rèn)知的光滑扁平盤，而是星波蕩漾的不安分銀河。但這些反銀心子結(jié)構(gòu)到底起源于哪里？天文學(xué)家對此一直存在爭議。

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　　李靜等人利用LAMOST在銀河系反銀心觀測到的大樣本數(shù)據(jù)優(yōu)勢，結(jié)合Gaia DR2的高精度自行數(shù)據(jù)，分別從LAMOST DR5的K型和M型巨星樣本中搜尋到589顆來自麒麟座星環(huán)、三角座-仙女座星流和A13結(jié)構(gòu)的成員星，這是目前最大的反銀心子結(jié)構(gòu)成員星樣本。銀河系盤結(jié)構(gòu)與其它旋渦星系一樣被認(rèn)為具有薄盤和厚盤兩個組成部分（如下圖所示）。首先，李靜等人繼續(xù)將這些已確認(rèn)的反銀心子結(jié)構(gòu)成員星的化學(xué)元素含量（金屬豐度）、運動特征以及能量角動量分布與銀盤進行“親子鑒定”，驚喜地發(fā)現(xiàn)，這些成員星與銀盤擁有相似的近圓形運動軌道。金屬豐度與厚盤星相似，這都表征了這些子結(jié)構(gòu)成員星來自于銀盤厚盤。

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圖2 銀河系結(jié)構(gòu)示意圖（來自網(wǎng)絡(luò)）

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　　為了進一步驗證，研究者發(fā)現(xiàn)這些子結(jié)構(gòu)成員星的?元素豐度明顯低于厚盤，這是由于目前外盤依然存在很多冷氣體，相對于內(nèi)盤，分子云密度低，歷史上平均的恒星形成效率低，化學(xué)元素的金屬豐度增加的不充分，因此?元素豐度比薄盤星要低。綜上，從運動特征和化學(xué)DNA鑒定，天文學(xué)家推測這些子結(jié)構(gòu)成員星應(yīng)該屬于低?豐度貧金屬外盤星，也就意味著這些反銀心子結(jié)構(gòu)起源于銀盤。而這些子結(jié)構(gòu)分布于距離銀河系中心3.9萬光年到9.78萬光年的范圍，這也論證了離銀心9.78萬光年處仍然存在外盤成分。

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　　這一結(jié)論佐證了銀盤的半徑至少有9.78萬光年，是最早人們認(rèn)識的經(jīng)典盤尺度的兩倍，這與2018年劉超研究員所在的國際團隊基于LAMOST數(shù)據(jù)的研究成果——銀河系從“二環(huán)”擴建到“五環(huán)”的結(jié)論相吻合。此外，研究人員也證實了麒麟座星環(huán)，A13，三角座-仙女座星云是銀河系外盤一部分的觀點是正確的。

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圖3 左圖是挑選的成員星樣本在X-Y空間的軌道分布。右圖顯示的是成員星樣本（紅色五角星）與盤星樣本（黃色部分：薄盤，紫色部分：厚盤）以及人馬座矮星系（綠色圓圈）在能量-角動量空間的分布對比圖。

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　　文章鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abd9bf

　　參考文獻：Haywood, M., Lehnert,M. D., Di Matteo,P., et al. 2016,A&A, 589,A66


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