基于疏散星团的银河系结构研究

论文摘要

银河系除了场星外,还有非常多成团的恒星系统。研究这些星团对我们了解银河系形成、结构和演化有重要意义。不同的星团在很多性质上有差异,如光度、结构的紧密性、金属丰度等。结构紧密、光度较大的星团被划分为“球状星团”;而结构相对较疏松、光度稍小的星团则被划分为“疏散星团”。有关恒星形成的观测研究指出,恒星在分子云中形成,并且所形成的恒星大部分是成团的(Lada[1])。因为星团内的恒星具有共同的起源,有关星团的观测结果则成为经典恒星形成理论的最好检验。除此之外,疏散星团由于其宽的年龄谱(贯穿整个银盘的形成历史)和质量谱(从几百上千到几万个太阳质量),长期以来一直被当作是研究银盘形成和演化的有效探针。例如,一方面人们利用年轻的疏散星团来确定银河系的旋臂结构(Humphreys [2]),讨论银河系的旋转曲线(Schmidt [3],Merrifield [4]),研究恒星的形成机制及星团的动力学演化(Boutloukos [5], Fukushige [6], Gerhard [7]),并进一步用来对恒星的初始质量谱及形成星团的分子云质量函数提供限制(Larson [8], Elmegreen [9]);另一方面,由于老年的疏散星团的年龄可以较好地测定,它们成为研究早期银盘形成的最好工具之一(Phelps [10], Janes [11], Friel [12])。不仅如此,老年星团中最亮的成员星一般是有强发射线的红巨星,可以较好地利用其谱线观测得到星团成员星的化学成分和视向速度(Behr [13])。因此,疏散星团是研究银河系结构演化、动力学及化学的有力工具,已有一系列文章对此作了良好的综述(石火明[14],赵君亮[15],俎中良[16])。本文研究的样本来自WEBDA1 2007年的疏散星团数据库。此数据库由维也纳大学的天体物理研究所管理更新。这个疏散星团的数据库共有970个疏散星团,其中911个有年龄,920个有距离,911个有色余。我们的研究目的是利用疏散星团统计分析得到银盘的性质,如银盘标高、银盘标长及太阳银面距等。对星团年龄分布的研究指出,银河系在过去3.4Gyr可能出现了一个恒星形成较为剧烈的时期;星团年龄分布的双指数结构意味着年轻星团较年老星团更易瓦解,该结论在对星团银道面的投影分布和银河系巨分子云分布的讨论中得到进一步确认;利用星团样本,我们还得到了太阳位于银道面以北约20pc的位置;并且随着年龄的增加,星团垂直银道面的标高分布变大;最后,利用太阳内圈和外圈星团的资料,我们发现相对于太阳,外银盘具有比内银盘更大的垂直银道面的标高,这可用维里定理加以合理解释。虽然WBBDA星团表提供了大量的疏散星团资料,但是该样本仍是不完备的。利用蒙特卡罗数值模拟,以太阳附近疏散星团的观测为基准,我们对样本的不完备性进行了分析。在考虑位置固定和位置随机的情况下,我们分别得到了银盘的标长为和。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景介绍
• 第二章 星团
• 2.1 星团分类
• 2.1.1 球状星团
• 2.1.2 疏散星团
• 2.1.3 超星团
• 2.1.4 星协
• 2.2 疏散星团的研究意义及应用
• 2.3 疏散星团分类--Trumpler 分类法
• 2.4 疏散星团金属度
• 2.5 星团质量函数
• 2.5.1 恒星初始质量函数及其研究意义
• 2.5.2 疏散星团质量函数
• 2.6 疏散星团颜色星等图
• 第三章 银河系疏散星团研究
• 3.1 中国LAMOST 疏散星团巡天计划——LAMOST OPEN CLUSTER SURVEY（LOCS）
• 3.1.1 LAMOST 观测设备
• 3.1.2 LOCS 科学目标
• 3.2 银河系疏散星团图鉴
• 3.3 银河系疏散星团表
• 第四章 银盘结构
• 4.1 银盘恒星分布
• 4.2 银盘金属度
• 第五章 利用疏散星团研究银盘结构
• 5.1 WEBDA 07 疏散星团样本的分布特性
• 5.1.1 空间分布特点
• 5.1.2 坐标分布特点
• 5.1.3 日心距及色余分布特点
• 5.1.4 色余与其它物理量关系
• 5.1.5 银心距分布特点
• 5.1.6 银面距分布特点
• 5.1.7 银面距分布与银心距分布的关系
• 5.2 年龄分布特点
• 5.3 疏散星团观测样本的完备性模拟
• 5.3.1 “标准区域”内的疏散星团样本的完备性模拟
• 5.3.2 全体样本的实际位置完备性模拟
• 5.3.3 全体样本的随机位置完备性模拟
• 5.4 与其它研究工作的比较
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 个人简历
• 研究成果
• 稿件接受证明