基于LAMOST中超巨星研究近邻漩涡星系盘的化学演化

The formation and evolution of galaxy is the one of major questions in contemporary astrophysics. There are only several projects which did research on the formation and evolution of spiral galaxies, such as M31 and M33, based on stellar populations currently, because of the limitation of observation for stars. Supergiant is very bright and can be observed in extra-galaxy. It will open a new window for us to study the chemical evolution of spiral galaxies disk based on LAMOST spectroscopic survey on supergiants. To complete this project, the following steps are planned: 1) quest for supergiants which are the member of M31 from LAMOST database and build a catalogue by classifying supergiants based on their spectral type; 2) develop a new method to analyze low resolution spectra and obtained their stellar parameters, including effective temperature, surface gravity, and metallicity; 3) calculate the metallicity gradient of M31 disk. To understand the history of chemical evolution of M31 disk, we compare two slope of metallicity gradients from supergiants sample and planetary nebulae sample, respectively. 4) the same methodology can be used to study the chemical evolution of M33 disk.

星系的形成与演化是当代天文学最重要的问题之一。受观测限制，目前只有极少数工作通过星族研究近邻漩涡星系（M31和M33）的形成与演化。超巨星非常明亮，结合LAMOST巡天观测将为我们打开一扇新的窗户研究河外漩涡星系盘的化学演化。利用LAMOST中大样本的超巨星光谱，将开展以下几方面工作：1）搜寻M31星系中超巨星并建立星表；2）发展一种全新的方法分析低分辨率的超巨星光谱，准确地得到每颗恒星的有效温度、表面重力和金属丰度等；3）计算M31盘沿径向方向的金属丰度梯度，结合其它观测数据，对比不同历史时期的金属丰度梯度，可以推演M31盘的化学演化历史；4）运用同样的方法研究M33盘的化学演化。

星系的形成与演化是当代天文学最重要的问题之一。超巨星非常明亮，结合LAMOST巡天观测为我们打开一扇新的窗户研究河外漩涡星系盘的化学演化。利用LAMOST中大样本的超巨星光谱，主要在以下几方面开展了工作，并取得了丰富的成果:1）利用黄超巨星研究M31盘的化学演化。利用颜色和视向速度等判据等方法，从LAMOST选出了56颗属于M31的黄超巨星候选体。为了破除有效温度、表面重力和金属丰度之间的简并，我们建立了一种全新的光谱分析方法。光谱分析结果表明M31盘的平均金属丰度比银河系高0.1dex，这与许多观测结果相一致。利用线性最小二乘法拟合金属丰度随距离的分布，我们得到M31盘金属丰度梯度为:−0.012±0.008dex/kpc。对比行星状星云光谱得到非常平坦的丰度梯度，我们认为M31盘的元素丰度梯度可能随着时间演化变得陡峭。2）利用蓝超巨星研究M31盘的化学演化。我们从LAMOST中选出67颗蓝超巨星候选体。基于NLTE大气模型，利用Kudritzki et al. (2008)的分析方法，得到了22颗恒星准确的金属丰度。拟合金属丰度随距离的变化，得到金属丰度梯度为：−0.017±0.007dex/kpc。这与通过分析黄超巨星得到的结果非常一致。此外，得到M31的最佳距离模数为24.22±0.15mag。3）利用蓝超巨星研究M33盘的化学演化。利用相同的方法分析了49颗LAMOST蓝超巨星候选体。我们发现21颗恒星有比较可靠的大气参数，拟合这些恒星得到M33盘的金属丰度梯度为:−0.038±0.02dex/kpc。同时也分析了30颗有Keck DEIMOS光谱的蓝超巨星，得到金属丰度梯度斜率为:−0.142±0.048dex/kpc。这与LAMOST样本给出的结果不一致，可能的原因有:a）恒星样本的选择效应；b）M33盘可能存在金属丰度分布不对称的情况。最后拟合11颗来自LAMOST和15颗来自Keck的蓝超巨星，分别得到M33的最佳距离模数为24.93±0.15mag和24.95±0.07mag。