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北京天文馆研究人员利用宇宙灯塔蓝超巨星研究仙女座星系的化学演化

  蓝超巨星是由10到100个太阳质量的主序星快速演化而来,比太阳亮一万倍以上,是宇宙中温度及亮度最高的恒星,被认为是宇宙中的超级灯塔。由于蓝超巨星极其明亮,他们在河外星系里也能被容易地观测到,可以作为探针研究近邻星系化学成分和演化,特别是研究近邻正向旋涡星系盘的理想工具。此外蓝超巨星还是非常好的距离指示器。他比造父变星亮四个星等,能测量更远星系的距离,这非常好地弥补了造父变星只能测量非常近邻的星系,而Ia型超新星测量遥远距离星系之间的空白。蓝超巨星还非常引人关注的一点是,它们是极少数特殊II型超新星的前身星。著名的超新星1987A的前身星就是一颗位于蜘蛛星云里,约为20个太阳质量的蓝超巨星。
  图1 艺术家绘制的蓝超巨星(Tahina Ramiaramanantsoa)
  利用中国郭守敬巡天望远镜(LAMOST)提供的海量光谱数据,北京天文馆科学研究部刘成副研究员与国内外合作者从LAMOST数据库中严格地选取了属于仙女座旋涡星系(M31)和大三角旋涡星系(M33)的蓝超巨星样本。基于最新的恒星大气模型和方法,通过精细地分析蓝超巨星的光谱获得了每一颗恒星的重要物理参量(见图2),包括有效温度、表面重力、金属丰度和质量等。
  图2 精细拟合蓝超巨星光谱
  在此基础上,团队分别研究了M31和M33盘上恒星金属丰度的分布,发现离星系中心越远金属丰度越低,而且在M33盘上恒星金属丰度的分布呈现出一定的非对称性。这对目前流行的inside-out星系演化模型是个强力的支持。M33盘上金属丰度的不对称性预示M33星系可能有一个更加复杂的演化历史。利用蓝超巨星类烛光标准测量距离的特性,研究人员分别测量了M31和M33到地球的最佳距离为797.995 kpc和968.278 kpc。该研究成果已经发表在著名SCI期刊《天体物理学研究》(The Astrophysical Journal)上,论文链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac69cc 。
  (北京天文馆)
  公众号名称:北京市科学技术研究院
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