大样本恒星的[α/Fe]丰度分布与银盘的结构和化学演化

Disk is the main stellar stucture of the Galxy. It is very important to reveal the structure and evolution of the disk for understanding the structure and evolution of our Galxy and other disk galaxies. The thick disk of the Milky Way was found 30 years ago, and have been confirmed by a mount of astronomical observations. But up to now, it is still in argument on the existence of the thick disk. The abundance ratios particularly the [α/Fe] ratios can be used as the tracers of stellar populations to probe the chemical evolution of the Galaxy, but whether the [α/Fe] ratio is seperated distinctly between the thin and thick disks? Due to the multiformity and biased in kinematics and/or space of the astronomical data at present , we can not answer this question surely. The large-area spectral sky survey of LAMOST presents the availability of large stellar samples enables detailed studies of various distributions, including determination of the distributions’ shape, rather than considering only low-order statistical measures, as is done for small samples. We aim to derive the [α/Fe] ratio from low-resolution spectra of a large sample of disk stars surved by LAMOST, and employ the measurements of [α/Fe] ratio to separate them into likely thin- and thick-disk subsamples. We also investigate the statistical behavior of various stellar populations in the phase space spanned by the three spatial coordinates, three velocity components, and metallicity using the [α/Fe] ratio. Our results will provide useful constrains for the models of the formation and chemical evolution of the Galaxy, and can be used to investigate the formation mechanism of the thick disk. The results will pulished in international journals of astronomy and astrophysics.

银盘是银河系恒星分布的主体，揭示银盘的结构和演化对理解银河系和其他盘状星系的结构和演化具有重要作用。自银河系厚盘提出30年来，大量的天文观测证实了厚盘的存在，但是直到今天关于厚盘是否存在仍存争论。不同元素的丰度比特别是[α/Fe]常被作为星族特征的示踪者和星系化学演化的探针，但厚盘和薄盘恒星的[α/Fe]是否有明显区分，由于现有观测数据的多样性和样本的不完备，这个问题至今仍无定论。解决这一问题的关键是构建一个空间完备的大样本，以便于从统计上分析银盘的化学演化，LAMOST银河系光谱巡天为全面揭示银河系的结构和演化带来了重大突破。本项目将利用LAMOST光谱数据，分析[α/Fe]在不同星族恒星中的分布，结合恒星运动学特征，考察[α/Fe]丰度随金属丰度[Fe/H]和空间距离的变化，以此探讨银盘结构的化学演化。研究成果将在国际天文和天体物理专业期刊上发表。

截止2016年底，LAMOST巡天释放的DR4数据中包括给出大气参数的420万条AFGK恒星光谱，这为本项目分析[α/Fe]在不同星族恒星中的分布，进而探讨银盘的结构和化学演化提供了最大的恒星样本。项目研究的主要内容就是如何获得LAMOST恒星光谱的[α/Fe]丰度,并通过分析[α/Fe]丰度的空间分布研究银盘的结构和化学演化。项目取得的主要研究成果如下：.（1）建立了利用LAMOST低分辨率恒星光谱测定[α/Fe]丰度的计算方法和程序，即基于模板匹配的χ方最小方法和LSP3程序，估算的[α/Fe]丰度精度对信噪比高于30的光谱来说小于0.1dex，从而为获得大样本恒星的[α/Fe]丰度奠定了基础，该工作2016年在RAA上发表。.（2）获得了LAMOST DR3 释放的214万颗F、G型恒星的[α/Fe]丰度，这是迄今为止国际上最大样本恒星的[α/Fe]丰度数据。此外还分析了LAMOST的反银心巡天得到的77万颗巨星的[α/Fe]丰度分布，发现在太阳附近恒星的[α/Fe]丰度明显分为2支，意味着银盘的确存在薄盘和厚盘两种星族成分。这些[α/Fe]丰度数据已被收入LAMOST反银心巡天的增值星表2中，有关工作已被MNRAS接收，2017年待发表。.（3）获得了17941颗SDSS DR9红巨星样本的恒星距离，并编制了电子星表可在CDS星表中查询。结果表明红巨星的距离可达70 kpc，这为我们研究银晕的形成与演化提供了很好的样本。这项工作于2014年在ApJ期刊上发表，目前已有3次SCI 引用。 .（4）分析获得了16颗巨星的Si元素丰度，发现非局部热动平衡效应对Si丰度的修正平均为-0.35dex，这项工作于2016年发表在ApJ上；利用NAOC 2.16米望远镜和HRS光谱仪观测得到了太阳附近100多颗FG矮星的高分辨率高信噪比光谱，分析得到了13元素包括α-元素的化学丰度，目前正在撰写投稿的英文论文；基于VLT望远镜的UVES光谱，分析了具有不同[α/Fe]丰度的40颗晕星的Ba和Eu的丰度，结果发现低-α晕星相对高-α晕星具有更高的[Eu/Fe]丰度，且低α-晕星的Ba元素丰度更多来自于r-过程的贡献，而高α-晕星的Ba元素丰度来源更为复杂，表明2种晕星可能具有不同的形成机制。.（5）利用LAMOST巡天M31和M33天区光谱数据新发现了一批行星状星云。