更圓的“洋蔥”——銀河系恒星暈演化之路

日前，中國科學院國家天文臺博士研究生吳文博、研究員趙剛和薛香香等人利用我國郭守敬望遠鏡（LAMOST）巡天光譜數據，揭示了約110億年前銀河系經歷的GSE（Gaia-Sausage-Enceladus）主并合事件對銀河系恒星暈整體結構的影響。相關研究成果發表于《天文學報》（Astronomical Journal）。

《中國科學報》獲悉，研究團隊通過分析銀暈中K巨星的運動學參數和空間分布，發現銀河系恒星暈呈現出內扁外圓的“洋蔥”結構，而此次GSE主并合事件可能對銀河系恒星暈的結構產生了很大影響，導致銀河系恒星暈的整體結構演化成了一個更圓的球形“洋蔥”結構。該成果為銀暈繪制了更清晰的畫像，也為進一步研究銀暈結構及形成演化等問題提供了重要的觀測依據。

在銀河系的形成歷史中，矮星系并合事件起著重要的作用，這些攜帶著大量恒星和暗物質的矮星系不僅加速著銀河系的質量生長，同時也影響著銀河系恒星結構的形成。

近年來，隨著我國LAMOST、歐空局的Gaia衛星和美國APOGEE等大型巡天項目的開展，天文學家發現約百億年前某個大質量的矮星系曾掉落到銀河系中，并在強大的銀河系引力作用下被撕成碎片，這個矮星系被天文學家命名為恩塞拉都斯（Enceladus）。由于來自該星系的恒星在速度空間上呈現出獨特的香腸結構，該矮星系又被命名為蓋亞香腸結構（Gaia-Sausage），也就是著名的GSE（Gaia-Sausage-Enceladus)。

基于LAMOST光譜數據，研究人員通過分析銀暈恒星的運動學參數和化學豐度，發現銀河系恒星暈中一半以上的恒星可能都起源于GSE。就像兩種顏料混合會產生新的顏色，當前的銀河系恒星暈可以說是起源于GSE的恒星和非GSE的恒星組合在一起的。

為了揭示GSE對銀河系恒星暈總體結構的影響，研究人員將恒星暈分成兩個部分，一部分是起源于并合事件GSE的恒星暈，另一部分則是由其它銀暈恒星組成的非GSE恒星暈。

研究人員發現兩類恒星暈的密度輪廓都呈現出內扁外圓的洋蔥結構。相比之下，非GSE的恒星暈形狀更加扁平，GSE恒星暈則呈現出更圓的“洋蔥”形狀。這表明GSE并合事件可能導致銀河系恒星暈演化成了一個更圓的球狀，看上去像一個圓圓的洋蔥。

除了觀測證據，研究人員同時在TNG50宇宙學數值模擬中的類銀河系模擬中也發現了類似的結果。

該結果是研究人員利用LAMOST光譜巡天數據在銀河系結構研究領域取得的一項重要進展，它進一步揭示了銀河系恒星暈的整體結構并加深了人們對恒星暈形成和演化的理解。

在過去，天文學家們只能依賴于較少的銀暈恒星樣本來研究銀河系恒星暈的整體面貌。如今，Gaia、LAMOST和APOGEE等各類大型巡天項目的觀測數據大大擴充了銀河系的恒星樣本，使得研究人員可以描繪出更加精細的銀河系畫卷。