近日，中国科学院国家天文台赵刚院士团队利用兴隆基地2.16米望远镜光谱数据及多波段测光数据，对仙女座星系（M31）晕中29个星团进行了联合分析，成果以"The Spectroscopic and Photometric Study of a Star Cluster Sample in Andromeda Halo"为题发表于《The Astronomical Journal》。
图1：仙女座星系M31的天文摄影图片，图中可见其两个伴星系：M32和NGC205。（图片来源：顾弘睿）
M31距银河系约250万光年，其晕中的球状星团记录了早期并合与吸积历史。精确测量这些星团的年龄和金属丰度可追溯M31的组装过程。以往研究难以同时获得高精度参数，本研究首次对29个晕星团开展紫外到近红外的多波段测光-光谱联合分析，为理解M31晕组装历史提供了更可靠的约束。
图2：中的黑点展示了29个星团在天空中的空间分布，其中的三个空心椭圆是M31星系和其两个伴星系（M32和NGC205）的形状
团队利用2.16米望远镜BFOSC光谱仪获取了29个星团的低分辨率光学光谱。测光方面，整合了SAGES巡天u、v波段，以及GALEX、PAN-STARRS和2MASS等公开数据，覆盖从紫外到近红外共12个波段。分析采用两种方法：基于BC03模型的光谱测光联合拟合精确约束年龄；基于ULySS软件包的全光谱拟合测定金属丰度。最终结果结合了两者优势。
图3：展示了这个研究中的一个星团（G002）所用到的12个波段的各48×48平方角秒的图像数据
图4：展示了29个样本星团在M31恒星子结构图上的空间分布。图中标注的M31子结构包括：星流 A-D、巨流G、东北结构NE、西北星流NW以及西南云SW。左右两图按金属丰度对样本进行了划分：富金属（[Fe/H] > -1.5，左图）和贫金属（[Fe/H] ≤ -1.5，右图）。点的颜色代表年龄：红色（<100亿年），绿色（100–150亿年），蓝色（>150亿年）。论文中详细讨论了图中标注出名字的星团
研究获得了29个星团的年龄和金属丰度，其中3个为首次联合分析。结果显示绝大多数星团古老（>100亿年）且金属贫乏（[Fe/H] < -1.5）。结果与已有高分辨率及LAMOST研究一致。值得注意的是，M31晕未探测到明显金属丰度径向梯度，暗示星团可能源自不同卫星星系而非原位形成。此外，年轻星团B517位于D星流上且金属丰度一致，证实物理关联；而H26虽与C星流投影重叠但金属丰度差异显著，仅为投影效应。在自然基金委资助的卓越研究群体项目“依托LAMOST和FAST的银河系及近邻宇宙研究”的资助下，国家天文台博士生顾弘睿为第一作者，与通讯作者赵刚院士和范舟副研究员及其他研究人员共同完成了此研究。
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