[论文解读] The GALAH Survey Sees Stellar Streams: Dependence of Nearby Velocity Distributions on Galactic Longitude and Metallicity

Alice C. Quillen, Gayandhi De Silva+31 more|arXiv (Cornell University)|Feb 8, 2018

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 3

一句话总结

利用距离地球不超过1 kpc的邻近恒星的GALAH巡天数据，本研究发现， Hercules星流的速度峰强度依赖于银经和金属丰度，且在[Fe/H] > 0.2的恒星中信号更强。观测到的速度峰随视线方向和角动量（≈1620 km/s kpc）的变化，支持该星流起源于银心棒的共振机制，表明在数百秒差距范围内存在精细结构的速率子结构。

ABSTRACT

Using GALAH survey data of nearby stars, we look at how structure in the planar ($u,v$) velocity distribution depends on metallicity and on viewing direction within the Galaxy. In nearby stars with distance $d \lesssim 1$ kpc, the Hercules stream is most strongly seen in higher metallicity stars [Fe/H]$ > 0.2$. The Hercules stream peak $v$ value depends on viewed galactic longitude, which we interpret as due to the gap between the stellar stream and more circular orbits being associated with a specific angular momentum value of about 1620 km/s kpc. The association of the gap with a particular angular momentum value supports a bar resonant model for the Hercules stream. Moving groups previously identified in Hipparcos observations are easiest to see in closer stars with $d<250$ pc, and their visibility and peak velocities in the velocity distributions depends on both viewing direction (galactic longitude and hemisphere) and metallicity. We infer that there is fine structure in local velocity distributions that varies over distances of a few hundred pc in the Galaxy.

研究动机与目标

• 利用邻近恒星研究银河系盘面中恒星速度分布随银经和金属丰度的变化。
• 确定观测到的运动学亚结构（如Hercules星流）是否受视线方向和金属丰度的影响。
• 检验速度峰随银经的变化是否可用棒共振模型解释。
• 评估不同距离和金属丰度区间内运动群的可见性及其运动学特性。

提出的方法

• 分析GALAH巡天中距离d ≤ 1 kpc内恒星的径向速度和自行数据。
• 按银经和金属丰度[Fe/H]对平面速度(u,v)分布进行分箱处理。
• 在不同视线方向的速度空间中识别运动学亚结构，特别是Hercules星流。
• 将速度峰位置与角动量值相关联，以检验是否存在共振结构。
• 将结果与基于Hipparcos数据的运动群检测结果进行比较，以评估距离和金属丰度的依赖性。
• 使用角动量阈值（≈1620 km/s kpc）解释星流与圆轨道之间的间隙，作为共振特征的证据。

实验结果

研究问题

• RQ1 在邻近恒星中，Hercules星流在速度分布中的可见性如何随银经变化？
• RQ2 Hercules星流的峰值速度对金属丰度[Fe/H]的依赖关系如何？
• RQ3 为何Hercules星流的峰值速度随银经发生偏移？这对其起源意味着什么？
• RQ4 在Hipparcos数据中检测到的运动群是否在距离更近的恒星（d < 250 pc）中更显著？其可见性如何受金属丰度影响？
• RQ5 观测到的运动学结构是否可用具有特定角动量值的棒共振模型解释？

主要发现

• Hercules星流在[Fe/H] > 0.2的恒星中检测最明显，表明其具有金属丰度依赖的运动学特征。
• Hercules星流的峰值速度随银经系统性变化，表明其起源或动力学具有方向依赖性。
• 星流与更接近圆轨道之间的间隙与角动量约1620 km/s kpc相关，支持棒共振机制。
• 在Hipparcos数据中识别出的运动群在d < 250 pc的恒星中最为显著，凸显了距离依赖的可检测性。
• 运动群的可见性和运动学特性同时依赖于银经和天球半球，表明本地速度结构存在方向不对称性。
• 本地速度分布中的精细结构特征在数百秒差距的空间尺度上变化，暗示太阳邻近区域存在非均匀的运动学亚结构。