近日，中国科学院（国家天文台和紫金山天文台）国际交流计划（PIFI）的访问学者Lopez-Corredoira Martin博士、中国科学院国家天文台刘超研究员团队和意大利帕多瓦大学王海峰博士等人所在的国际团队基于LAMOST巡天数据揭示了距离银心29.34万光年的遥远银河系外晕中恒星的数密度轮廓和三维空间分布，发现银河系可能没有那么多显著的吸积并合特征，银河系外晕或许比之前认识的更加宁静。
基于当前流行的层级宇宙学理论模型，银河系是经过数十亿年的多次吸积和并合事件形成。吸积天体在相位混合后将仍然保留其原有的相空间性质和化学动力学状态。当矮星系（或球状星团）与银河系进行引力相互作用时，会被潮汐剥离或完全摧毁，随后形成星流或子结构或过密度区，它们可能会在银河系晕的恒星数密度轮廓中呈现出来。
银晕是银盘外围广袤且弥散的物质分布空间，因其尺度很大，过去很多年关于银晕的诸多科学问题都处于争论当中，比如银晕的轮廓和形态。研究银晕的恒星数密度轮廓不仅对于银河系晕集成历史的认识具有重要的科学意义，还会促进我们深刻理解星系形成的背景和潮汐演化的动力学过程，并且有助于刻画银河系的非轴对称引力势。LAMOST巡天反银心方向的数据为天文学家研究遥远银晕的数密度轮廓和形态提供了新的可能。
Martin等人采用LAMOST巡天数据集中约60000颗处于银晕当中的K巨星和M巨星样本，在考虑选择效应和距离卷积的误差之后，揭示了距离银心29.34万光年范围内遥远银河系外晕的恒星计数轮廓和三维空间分布图，并基于上述数据测量出银河系恒星晕的总质量大约为7亿个太阳质量。
该国际团队发现银河系的外晕恒星数密度轮廓随着与银心距离的增加总体呈现平滑下降的分布趋势，定量分析发现银晕相比银盘和核球来讲，比之前认为的更加弥散且外晕恒星之间的距离高达1304光年，比宽距双星的间距至少高两个数量级，并且他们发现外晕的形状没有星族依赖性和扁平化特征。
Martin博士认为：“通过分析LAMOST数据中这60000颗银晕中的恒星数据的覆盖范围发现，银河系外晕的恒星数密度不仅相对平滑和对称，而且他们在该区域并没有非常显著地探测到宇宙学模型所预言的大量且明显的吸积和并合特征。简而言之，银河系的外晕可能比过去认识的要更加宁静一些，即吸积并合的事件或许没有宇宙学模型预言的那么多”。
成果合作者王海峰博士补充说：“1）这里不是说银河系里面没有子结构或其他相空间的并合印记，而是没有那么的多和那么的重。这份工作主要针对银晕中恒星数密度的分析，没有化学、运动学和动力学的聚类量化，所以个别矮星系潮汐剥离后的特征可能没有在这个维度显著呈现出来，如：人马座矮星系。2）关于著名的盖亚“香肠”（GSE）的可能印记，美国Heidi Newberg团队最近系列文章指出其可能不是一个质量巨大的矮星系的单次并合，而是多次更小质量星系的并合，如果是这样，在数密度轮廓中就不会被看见。3）银晕没有那么多的子结构特征或许暗示了银河系质量相对较低。4）这份研究进展显示了LAMOST巡天在银晕天区的科学潜力，或许LAMOST已经将我们带到了一个新的科学十字路口，这将促进我们对于银河系的吸积和矮星系潮汐剥离历史的认识，未来我们将开展更多的工作来讨论关于银晕的更多分歧与奥秘”。
该研究结果发表在国际天文期刊《天文学与天体物理学》（Lopez-Corredoira Martin et al. 2024, A&A, 684, A135）。
论文链接：https://doi.org/10.1051/0004-6361/202348781
上图为星系吸积并合的示意图，下图为传统假设银河系中的大量且显著的银河系晕子结构，该工作并没有看到这么多明显的结构特征。图源：Gaia/ESO
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