利用郭守敬望远镜银河系巡天获得的低分辨率红团簇巨星光谱大样本研究银盘的演化历史

Based on the low-resolution spectra obtained by the LAMOST Galaxy survey (LEGUE), we will build a complete red clump sample of the Galaxy disk, which will cover a large range of Galactocentric distance. Using an automatic pipeline to reduce the low-resolution spectra of the red clump sample, and then the metallicities [Fe/H] and abundance ratio [α/Fe] will be determined. Combing the positions of sample stars, we will study the abundance gradients of the metallicity and α elements as well as the metallicity distribution function, trace the evolution history of the Galaxy disk, and test the theory of radial migration referring to the evolution of disk galaxies. Through comparing the α-abundance distribution functions with different Galactocentric distances, we expect to partly comfirm the “inside-out” growth of the Galaxy disk. Studying the statistic relations of [α/Fe]-[Fe/H] in a large space, we expect to answer the question that if the star formation rate has been episodic or rather steady, and give a firm constraint on the evolution model of the Galaxy.

利用LAMOST银河系低分辨率光谱巡天计划获得的海量光谱，筛选出银盘中大空间范围内的比较完备的红团簇巨星样本。利用光谱自动分析软件进行光谱处理并测得样本星的[Fe/H]、[α/Fe]结合由测光数据得到的位置信息，建立[Fe/H]、[α/Fe]的空间分布图像。通过分别研究金属丰度和α元素丰度梯度及比较不同银心距处的金属丰度分布函数，追溯银盘的演化历史，探寻可能存在的大规模恒星迁移的证据，从而检验目前受到广泛讨论的涉及盘状星系演化的恒星迁移理论。比较不同半径处的α丰度分布函数，研究不同半径处的恒星演化历史进而部分地验证一直比较流行的关于银盘形成的“inside-out”假说。建立并研究银盘中[α/Fe]-[Fe/H]空间统计图像，估计恒星的形成时间及恒星形成的强度，从观测的角度给银河系演化模型提供严格的约束，从而有助于理论工作者建立更加完善的银河系演化模型。

基于LAMOST DR2数据，成功挑选出了120000颗红团簇星样本并得到了其距离信息。基于DR1数据，证认出了月290000颗K巨星，并估计除了其金属丰度和距离。通过与德国马普天文所相关小组合作测定了红团簇巨星的[Fe/H]、[α/Fe]等相关信息。选用具有更大样本数目的K巨星样本替代红团簇巨星样本，研究了银盘的金属丰度分布情况。根据Venn et al. (2004)提供的493颗银盘恒星和Bensby et al. (2014 )提供的714颗F、G矮星的化学和运动学数据研究了银盘的形成和演化，发现厚盘恒星根据其轨道运动偏心率可以分成扁轨道（ECC）恒星和近圆轨道（CIRC）恒星两个星族成分。其中，ECC恒星具有较大的|vz,max|值和增丰的α元素丰度支持了厚盘的in suit起源说。另一方面CIRC恒星表现出了富金属、延展的[α/Fe]和[Ba/α]分布，结合其元素丰度对运动学特征|vz,max|的依赖关系则意味着这类恒星应该来自于年老薄盘的“secular heating”效应。另外，[Ba/α]与旋转引导半径Rg的相关性消失则意味着其还受到了径向迁移的影响。最后，我们认为银河系厚盘起源于两个不同机制的共同作用，自然地解释了其包含具有不同的化学和运动学星族的原因。我们还从LAMOST光谱数据库中挑选了一批特殊的恒星样本：基于DR2数据挑选出了887颗碳星并对其进行了详细地分类；基于先导巡天数据挑选出了230颗白矮星，并研究了天琴座RR型变星的低分辨率氢线。发展了基于LAMOST光谱的恒星分类方法，发现相对于广泛使用的测光分类方法，线指数可以给出一个自然的、连续的恒星序列。另外，项目还支持了一系列高分辨光谱方面的工作：1) 发现六颗Ba星具有明显的富r-过程特征，其行为看起来像贫金属的富r-过程星和CEMP-r/s星，研究了其可能的形成机制。2) 成功解释了一颗后AGB星J00441的形成机制，认为它是目前在小麦哲伦云里面发现的唯一一颗CEMP-r/s星。3) 研究了锗元素的形成机制。历史上，Ge被认为是一个中子俘获元素，但是我们研究发现太阳系中的Ge元素不能简单的称为中子俘获元素。4) 从贫金属星的元素丰度中估计r-过程的产量，给r-过程核合成模型研究提供了必要地观测约束。发现弱r-过程应该发生在前身星质量在11-26个太阳质量之间的超新星爆发过程中。