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LAMOST与银河系疏散星团研究 中国科学院上海天文台 星团与银河系结构和演化 银河系结构和演化 空间分布和运动学性质 金属丰度特征 不同区域的年龄特征 初始质量函数 星团的研究 恒星统计分布 气体的分布 1. 球状星团 银晕的形成和演化 2. 疏散星团 银盘的形成和演化 两个重要探针 银河系结构和化学演化 疏散星团对研究银盘结构和演化的重要性 l 银盘大部分重子物质(角动量)之所在 l 疏散星团 (巨分子云) 大多数盘星诞生之地 原银河系重子特性的信息 恒星动力学方法回溯 元素丰度(时、空)分布 (不同年龄)疏散星团 空间分布动力学效应 金属度分布化学演化 疏散星团对研究银盘结构和演化的重要性 同场星比较,疏散星团的主要优点在于: 它们目前的位置同其形成时相比变化相对较小 年龄测定比较可靠 可以观测到很远的距离 红化相对比较容易确定 金属丰度可以比较精确的测定 利用疏散星团样本的金属丰度,年龄,位置和运动学特 征是研究银盘形成和演化的主要手段之一 探索星系盘形成和演化的机制 疏散星团研究可能在以下方面做出贡献 ( I ) 1. 关于星系盘形成的从内向外(inside-out)内落模型 模型预言: 内银盘的星际介质将比外银盘的要年老, 同时化学丰度也更高. 即存在年龄和丰度梯度. 选择内银盘和外银盘两组合适的疏散星团样本进行 丰度和年龄的观测可以来验证这一预言. 银盘的丰度梯度和年龄梯度 2. 疏散星团作为星系并合事件的示踪者 (空间分布、运动、金属及年龄综合统计性质) 比如：Sgr stream,GASS 疏散星团研究可能在以下方面做出贡献 ( II ) 3. 银盘年龄的测定, 银盘年龄 - 金属丰度关系(AMR) 最老年疏散星团的年龄可以反映银盘的年龄 疏散星团与场星AMR的比较, AMR弥散的本质 4. 年轻星团：正在星云中形成的年轻星团，大部分疏散星 团(盘星)都历经此过程而来，恒星形成的“基地” 许 多有关盘星族形成与早期演化的基本问题(如IMF的形式 与普适性等) 疏散星团研究可能在以下方面做出贡献 ( III ) 5. 星团中的双星和蓝离散星问题 老年疏散星团中双星可能占到20%到50%, 这对疏散 星团年龄的估计会产生一定的影响(主序加宽) 星团中的蓝离散星发生的频率与星团类型的关系怎样? 对星团的颜色-光度图的影响如何? 这也会影响到 星团年龄的确定(主序转折点的确定). 蓝离散星成员慨率的确定 需要视向速度资料 疏散星团研究可能在以下方面做出贡献 ( IV ) 6. 其它一些具有统计意义的内容 与丰度有关的: 垂直银道面的金属丰度梯度问题? 与年龄有关的: 星团的年龄分布 最年老疏散星团与最年轻球状星团年龄的比较 恒星在星团中的演化是否会产生星团化学丰度的 不均匀性 ? 疏散星团样本 Chen, et al. 2003 银盘金属丰度梯度 -0.075 -0.076 -0.099 0.028 太阳附近F、G型星 Age-Metallicity-Relation AMR for 118 OCs Corrected for radial gradient 太阳附近F、G型星 疏散星团样本目前的现状 银河系疏散星团样本情况(截至2005年3月): Number of clusters: 1632 with Distances: 771 (47.24%) with Reddening: 753 (46.14%) with Ages: 629 (38.54%) with Dist,Redd. and Ages: 615 (37.68%) with Proper motions: 609 (37.32%) with Radial velocities: 234 (14.34%) with P.Motions + RVs: 219 (13.42%) with Dist,Ages,PM and RVs ： 217 (13.29%) with Abundances: 133 ( 8.15%) 1. 二维分布 a.按银经 分布：0和180度左右较少，90和270度左右较多，与银盘结 构有 关 (如旋臂，消光物质分布等)； b.按银纬 分布：集中于15度之间。 银经 分布直方图 银纬 分布直方图 疏散星团观测样本在银盘上的空间分布 2空间分布 a. (受观测 范围限制)年轻星团相对太阳接近对称分布；80%的年老星团 Rgc8.5kpc 银盘 上的投影(x,y)分布情况 银心距直方图 (7kpc内有近20个) b. 大部分星团较 年轻(10 kpc R=600015000 for Vr5 km/s for M/H0.1dex 典型疏散星团HR图 SpMVmM d （kpc ） Dw arf A00.615.915.1 A51.914.68.3 F02.713.85.8 F53.513.04.0 G04.412.12.6 G55.111.41.9 Gia nt G50.915.613.2 K00.715.814.4 K5-0.216.721.9 Distances reachable for different types of stars (Av=0) Hu&Zhao 2003 疏散星团: Dsun10kpc Vb = 0b = 5b = 10b = 30b = 90All-sky 1512731216966390129523 163055288421427502221114 1769506441444613303572239 181479113490869022345554286 Model star count /d2 （Gilmore & Zeillik 2000） LAMOST: 观测限制 视场 -20d 星团数800。 去除直径过大( 4-5d) 或过小 ( -20d )赤道坐标 680个疏散星团( -20d )银道坐标 银盘附近疏散星团分布密度 疏散星团天区恒星数密度随星等的变化 N3000, F=1d1d 相邻星象1角分 假定： 每晚观测一个星团(实际在低银纬处20平方度平均可有4个) 星团观测天区1d1d，恒星数3000； 每晚观测3次，每次1000颗(？)同时观测 每年完成100150个星团 问题 ！LAMOST1平方度内可放多少根光纤 (400,800,1000) ？ 成果与意义 600个疏散星团天区105106数量级的恒星 视向速度Vr 金属丰度 视向速度： 疏散星团天区成员判定(不受距离限制) # 运动&动力学研究(结合近距星团的自行成员更好) # 星团HR图(结合2MASS测光数据) 年龄，距离， 金属丰度： # 径向分布(结合距离参数) # 梯度演化(结合年龄参数) # AMR From total of 680 OCs N350N300N70 样本中已有距离，年龄，金属参数情况 LAMOST观测结果 星团距离、年龄、金属、速度等: 样本数大幅增加，更趋完备； 可靠性提高(经过运动学成员判定，结合HR图)； 尤其预期新获得大量远距及老年星团物理性质 提供银盘形成和演化的重要观测基础和关键性的模型约束 距离范围 年龄范围 空间大小 金属丰度 “比较”星团 试观测： 选择十几个左右星团目标 Name Alpha(J2000.0)Delta L(J2000.0)B Dsun Dgc Z Age Note h m s d “ d d pc kpc pc Gyr Berkeley 17 05 20 36 +30 36 00 175.6462 -03.6479 2700 11.19 -172 12.023 oldest King 2 00 51 00 +58 11 00 122.8741 -04.6884 5750 12.58 -470 6.026 no M&Vr Berkeley 20 05 32 37 +00 11 18 203.4833 -17.3727 8400 16.36 -2508 6.026 NGC 6791 19 20 53 +37 46 18 69.9585 +10.9037 5853 8.55 1107 4.395 NGC 2682 08 51 18 +11 48 00 215.6961 +31.8964 908 9.15 480 2.564 NGC 7789 23 57 24 +56 42 30 115.5320 -05.3850 2337 9.73 -219 1.718 NGC 2420 07 38 23 +21 34 24 198.1072 +19.6341 3085 11.35 1037 1.117 Berkeley 29 06 53 18 +16 55 00 197.9835 +08.0248 14871 23.05 2076 1.059 most dist，no Vr Bochum 1 06 25 25 +19 46 00 192.4312 +03.4008 2803 11.25 166 0.005 no M&Vr Bochum 2 06 48 54 +00 23 00 212.3015 -00.3897 2661 10.84 -18 0.005 no M NGC 1893 05 22 44 +33 24 42 173.5850 -01.6804 6000 14.48 -176 0.003 no M NGC 2244 06 31 55 +04 56 30 206.3059 -02.0719 1445 9.82 -52 0.008 no M NGC 2264 06 40 58 +09 53 42 202.9358 +02.1959 667 9.12 26 0.009 NGC 6823 19 43 09 +23 18 00 59.4019 -00.1441 1893 7.71 -5 0.007 no M Dolidze 25 06 45 06 +00 18 00 211.9423 -01.2732 6304 14.24 -140 0.007 no M King 6 03 28 06 +56 27 00 143.3607 -00.0765 871 9.21 -1 0.251