利用LAMOST光谱对M31的形成和演化进行深入研究

We will study the formation and evolution of M31 based on the spectroscopic data of the M31 globular clusters (hereafter star clusters) observed by LAMOST including the published results. (1) We will provide the largest sample of spectral data for M31 star clusters, which includes the outer halo globular clusters for the first time. (2) We will derive the radial velocities, metallicities, ages, and masses in the same system based on the full spectral fitting technique. (3) We will divide the star clusters into three groups: young (< 1 Gyr), medium (between 1 Gyr and 8 Gyr), and old (> 8Gyr), and study each of three groups in detail, such as a distribution of metallcity and kinematic properties, and so on. (4) We will compare the properties of the star clusters in the outer, inner haloes and in the disk in detail, and understand the history of formation and evolution of M31, especially the interacting history of between M31 and its dwarf galaxies and M33. (5) For old star clusters, we will study their distribution of metallicity in detail, and present the statistical results of their rotational velocities. And we will derive a definite birth of poor globular clusters in M31, and compare them with the globular clusters in the Milky Way. (6) We will study the properties of the star clusters including the outer halo globular clusters in M31 as a whole, deepen understanding of the formation and evolution of M31.

我们计划用我国自主建造的LAMOST对M31中球状星团（简称为星团）的光谱观测数据结合已发表的结果细致研究M31的形成和演化：（1）构建一个目前最大的M31中星团的光谱观测数据样本，首次包括外晕中的球状星团；（2）利用最新的全波段拟合方法得到它们在同一系统下的视向速度、金属丰度、年龄和质量；（3）利用得到的年龄，把星团分为年轻的、中等年龄和年老的3个子样本，对这3个子样本分别进行统计，如金属丰度的分布，运动学的性质等；（4）对M31外晕、内晕及盘上的星团进行细致的比较，深入地理解M31的形成和演化历史，特别是M31与周围矮星系及M33的相互作用历史；（5）对老年星团金属丰度的分布进行细致的研究，对它们的旋转速度进行统计，并与银河系中球状星团的结果进行比较，期望明确给出关于贫金属球状星团的起源；（6）进行整体研究，特别是首次加上外晕中的球状星团，期望对M31的形成和演化有较深刻的理解。

（1）我们用我国自主建造的LAMOST对M31中球状星团（简称为星团）的光谱观测数据结合已发表的结果细致研究了M31的形成和演化：构建一个目前最大的M31中星团的光谱观测数据样本，首次包括外晕中的球状星团；利用最新的全波段拟合方法得到它们在同一系统下的金属丰度、年龄和质量；对老年星团金属丰度的分布进行了统计研究，并与银河系中球状星团的结果进行比较，我们发现M31的球状星团的金属丰度分布不同于银河系的球状星团的双峰结构分布，而是呈现出更复杂的结构。(2) 我们利用卷积神经网络(CNN)方法从M31全景考古巡天高质量的数千万个源的g和i波段测光图像中寻找出了117个新的星团候选体，并进行了统计分析。(3) 我们利用BATC，2MASS和GALEX的测光数据，结合星族合成模型，首次对M31中53个外晕球状星团进行了研究，得到了它们的金属丰度、年龄和质量，并对M31的吸积历史进行了研究。(4) van Dokkum等人利用11个球状星团似的天体发现NGC1052-DF2可能不存在暗物质晕，这11个球状星团的性质对上述结论的正确性具有重要意义。我们首次对这11个天体进行了细致的结构参数的研究，得到了它们的半光度半径，并进行了细致的统计分析。我们的结果表明这11个天体可能是矮星系核或延展的球状星团。该工作的重要性在于如果这11个天体不是NGC1052-DF2中的球状星团，则van Dokkum等人得到的结论可能不正确。(5) 我们利用BATC巡天对M81进行了14个中带滤波片的多波段深度观测，结合其他波段的观测，我们对其中的一个最明亮的球状星团GC1，进行了较详细的研究，首次给出了半光度半径–星等图中的分布，结果显示这个天体和大多数延展星团所处的区域相同，因此我们认为GC1不同于银河系中大多数的球状星团，更像是一个被吸积的核星团(nuclear star cluster)。