银河系中的脉冲红超巨星

Red supergiants (RSGs) are cold evolved stars of initial masses between 8 and 40 solar masses, with luminosities above 10^5 times that of the Sun. They enrich the interstellar medium, with their high mass-loss rates and final explosions as supernovae. The current number of known RSGs in the Milky way amounts to about 1500, with a large increase in the last decade. Each of these marvelous rare objects witness massive starbursts (> 10^3 Msun) occurred in the Galaxy from 10 to 30 million years ago. Massive starbursts often occurs in particular points of the.Galactic potential, where gas accumulates. Indeed, a large concentration of RSGs has been found at the near-side of the tip of the central Bar..The number of known RSGs is still too small to draw firm conclusions on their large scale distribution. Furthermore, their properties are not well established because of dust obscuration and uncertain distances. We here propose for (a) an homogeneous study of properties of known RSGs (extinction, luminosities, mass-loss, ages, spectral types) across the Disk; (b) a comparison of the Disk population with the bursts of RSGs seen at the end-side of the Bar; (c) a photometric monitoring program to determine the fraction of pulsators and their mean magnitudes and periods; (d) analysis of public LAMOST data for searching for existing spectra of known and candidate RSG stars. Our project will be of great support to forthcoming mission, such as GAIA and LSST, to build a 3D view of the spatial distribution of the young massive stellar.population of the Galactic Disk and to understand its history.

红超巨星是初始质量为8~40倍太阳质量的晚期低温恒星，其光度高达10^5倍太阳光度。它们通过高的质量损失率和最终的超新星爆发，为星际介质提供补给。目前银河系内已知的红超巨星大约有1500个，其中大部分是近十几年被发现的。这些罕见的天体在距今3~10x10^7年间见证了银河系中大量的星暴活动(>10^3 Msun)。这些星暴通常发生在银河系内一些气体聚集的特殊位置。例如，相当部分的红超巨星是在星系中央棒状结构端点处被发现的。然而已知的红超巨星的数量依然不足以确定它们在大尺度范围的分布。由于消光和距离的不确定性，它们的属性也难以得到确认。我们计划: (a)采取更优化的方法测量已知红超巨星的属性; (b)比较不同位置处的红超巨星的性质；(c)监测脉动星的平均光度和周期; (d)分析LAMOST巡天数据，从中寻找已知的或候选红超巨星光谱。我们的课题将有极大地助于对银河系内大质量恒星的理解。

银河系是一个有着4只（主要）旋臂的棒漩星系。大质量晚型恒星红超巨星(RSG)是旋臂结构的理想示踪体。因为它们红外波段本征星等非常高，使得它们可以在整个银河系范围内被探测到，即使它们位于消光严重的中央核区盘中也是如此。然而，至今为止它们仍然没有应用于示踪银河系盘结构和金属丰度，主要原因是红超巨星的数量稀少，并且它们很容易与渐近巨星分支(AGB)恒星相混淆。 随着天文观测的发展，对银河系盘的大规模巡天观测可以获得多波段测光数据，而欧空局的Gaia空间卫星项目可以为百万颗恒星提供距离测量结果，光谱巡天观测可以提供百万量级的恒星光谱。这些数据为将RSG发展成示踪银河系盘的有效工具提供了重要支持。不过在将该方法投入完全使用之前，需要对该方法中每个方面做仔细的验证工作。我们第一个目标是在99%置信度水平上将RSG与AGB区分开来。我们已经基于前人发表文献建立了一个目前最好的I型亮星星表。我们测定了星表中目标的性质和亮度，发现在1400余颗恒星中，有43颗恒星的亮度高于AGB星亮度极限，符合RSG的身份。其他恒星的身份有待进一步确认。我们还需要对这些目标做光谱研究从而准确区分两类天体，并将这个方法确定下来。.我们还成功地对40余个红超巨星和其他参考目标的光谱进行了分析。我们发现了几条与恒星光度密切相关的谱线。我们甚至可以使用这些谱线特征来预测光度。我们可以再次考虑将RSG作为标准烛光的可能性。我们的工作为下个十年的研究工作给出了指导。LAMOST、GALAH、4MOST等已经开始的或即将进行的光谱巡天项目将会提供百万量级的高分辨率光谱。利用我们发展的方法和光谱巡天的数据，RSG和AGB的区分工作将能够更进一步，并且建立光谱光度的标准。