科研人員利用星震學數(shù)據(jù)研究銀河系薄盤年齡

近期，中國科學院國家天文臺基于LAMOST和Kepler的數(shù)據(jù)，利用精確的紅巨星星震學年齡研究了銀河系薄盤的形成時間問題，發(fā)現(xiàn)了目前已知的最早的薄盤星年齡約為95億年，這為闡釋銀河系薄盤的早期形成演化歷史提供了重要的觀測依據(jù)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《皇家天文學會月刊》（MNRAS）上。

天文學家普遍認為，銀河系主要的特征結(jié)構(gòu)包括中心核球、銀盤和銀暈。其中，銀盤又包括厚盤和薄盤，且厚盤恒星先于薄盤恒星形成，即薄盤的年齡比厚盤的年齡更為年輕。薄盤的形成是銀河系在過去約80億年間的重要事件。薄盤和厚盤的形成圖像是怎樣的？最早的薄盤恒星是何時何地形成的？這些問題困擾著天文學家，而解決它們的關(guān)鍵在于獲取精確的銀盤恒星年齡樣本。

星震學被認為是目前獲取最準確恒星年齡的方式之一。由于紅巨星的光度相對較高，可以作為示蹤天體探測到銀盤更遠的距離，因而紅巨星是研究銀盤最好的探針之一。在赫羅圖中我們可以看到紅巨星的年齡與有效溫度的關(guān)系，50K的有效溫度系統(tǒng)差可以導(dǎo)致年齡測量10%的系統(tǒng)差，因此精確的恒星年齡獲取頗為困難。該成果剖析了不同溫標和模型對紅巨星年齡測量的影響，精確測定了LAMOST-Kepler樣本中5306顆紅巨星的年齡，年齡的典型誤差為12%，顯著提高了基于大樣本星震學數(shù)據(jù)的恒星年齡精度。

在此基礎(chǔ)上，科研人員利用化學方法區(qū)分了薄盤和厚盤的恒星，探究了銀盤薄盤恒星年齡的分布，發(fā)現(xiàn)了其中最古老的薄盤星的年齡約為95億年，系統(tǒng)差反映了使用不同恒星演化模型估計的年齡。這與前人銀盤“雙內(nèi)落”模型的理論預(yù)期較為一致；在此時間內(nèi)，銀河系厚盤仍在形成恒星，表明銀河系的薄盤和厚盤恒星的形成存在共同的時間窗口。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，第一批薄盤星的金屬豐度分布及空間分布較為廣泛，這表明薄盤恒星中的內(nèi)盤和外盤恒星可能同時形成。該成果是從星震學角度研究銀河系薄盤年齡的重要進展，為進一步探索銀河系早期形成演化歷史奠定了基礎(chǔ)。

圖為LAMOST-Kepler紅巨星樣本的年齡分布，黑色的線代表薄盤恒星，灰色的線代表厚盤恒星。紅色的點線代表模擬數(shù)據(jù)得到的最符合觀測的年齡直方圖，擬合表明，薄盤星最古老的恒星年齡約為95億年。