科学家发现银河系晕内扁外圆结构特征

近日，中国科学院国家天文台科研人员徐岩、刘超、薛香香等人改写了银河系晕的结构特征。他们利用 LAMOST 观测的晕族红巨星直接绘制出银河系40千秒差距内的三维剖面图，从而揭示出恒星晕的复杂构成——内部呈扁球形，外部则逐渐变成球形。恒星数密度则按照单一幂律形式由内向外减少。这一清晰的观测证据推翻了前人关于恒星晕是一个轴比不变的扁球体、数密度呈现双幂律轮廓的猜测，确立了银晕结构的新图像。它对于理解银河系恒星晕的形成历史和演化以及星系形成理论提出了新的挑战。

近二三十年来，国际上开展了越来越多的大型天文巡天观测项目，它们对于描绘银河系的形状发挥至关重要的作用。人们知道了在太阳附近大约10千秒差距内恒星如何分布，从而清晰测量出了银河系的几个主要组成部分：薄盘、厚盘和恒星晕的结构参数。至此对于银河系形状、结构的研究似乎已经尘埃落定。但实际上，那时的视野还仅仅覆盖了银河系的一个小角落，银河系整体的结构还并不清楚。

经过4年多的巡天观测， LAMOST 银河系巡天已经收集了4百万条恒星光谱，并给出了相应的恒星参数。经过层层筛选，只有5000多颗晕族的恒星最终被选择出来，它们覆盖了更大的体积范围（太阳周围40千秒差距）。尽管相对于总观测样本，这5000多颗晕族恒星只占1%多一点，它已经是现有同类研究中最大的样本之一了。经过复杂的贝叶斯统计分析，研究团队成功利用这5000多颗恒星估算出40千秒差距内银晕的恒星数密度分布，据此研究人员得以绘制出银河系清晰的纵向剖面图。这个与以往认识完全不同的全新结构将对银河系结构和演化研究带来深刻影响。

这项成果的科学意义和数据分析得到了审稿人高度评价，并在投稿40天内迅速被《皇家天文学会月刊》（Monthly Notice of Royal Astronomical Society，arXiv:1706.08650）接收。

银河系结构示意图

左侧是恒星晕的空间分布密度切面图。右上显示恒星晕的椭球短轴-长轴之比（q）如何随着银心距离（r）而变化；右下图则显示沿着径向晕族恒星的数密度符合单一幂律（在图中即为沿直线下降）。

来源：中国科学院国家天文台