[论文解读] The radial scale length of the Milky Way

Carlos Porcel, F. Garzón+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 17, 1997

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 5

一句话总结

本文利用来自银河系两微米巡天（TMGS）的近红外K波段测光数据，确定了银河系盘面的径向标长。通过选择银河系平面以上和以下5°区域中绝对星等近乎恒定的K2-K5 III型巨星，作者得出标长为2.1 ± 0.3 kpc，该结果与类似外部旋涡星系的典型值一致。

ABSTRACT

The radial scale length of the exponential component of the disc of the Milky Way has been determined in the near infrared. We have used the TMGS (Two Micron Galactic Survey) database which contains positions and K-magnitudes of about 700.000 stars distributed in serveral regions along the galactic plane. From those we have selected areas more than $5^\circ$ off the plane to minimize the effect of extinction and the contributions of the young disc; and with longitudes ranging from $30^\circ$ to $70^\circ$, to avoid contaminations from the central bulge, the bar and the molecular ring, in the inner end, and from the local arm, the warp and the truncation of the disc, in the outer end. We observed stars with magnitude $ 9 \leq m_K \leq 10 $. The use of the NIR K-band also reduces the effect of extinction. In the observation region, m_K=9.5 mag stars are K2-K5 III stars, with an absolute magnitude that is nearly constant, which also greatly simplifies the problem. We have obtained the value $2.1 \pm 0.3 kpc$ for the radial scale length, which is a typical value when compared with external galaxies of similar types.

研究动机与目标

• 利用一种稳健且消光最小化的方法，测定银河系盘面的径向标长。
• 减少来自中心核球、棒状结构、分子环以及外盘特征（如翘曲和截断）的污染影响。
• 利用K2-K5 III型巨星的K波段星等，因其绝对星等近乎恒定，可简化距离估算。
• 通过选择距银道面超过5°的区域，减少消光和年轻盘成分的影响，提高测量精度。
• 提供与外部旋涡星系可比的测量结果，以增进对银河系结构的理解。

提出的方法

• 利用包含约70万颗恒星位置和K波段星等的两微米银河系巡天（TMGS）数据库。
• 选择银纬大于5°的区域，以减少消光并避免强盘面结构污染。
• 聚焦于银经30°至70°之间的区域，以避开内区结构（核球、棒、分子环）和外区特征（本地臂、翘曲、截断）。
• 选取K波段星等在9至10之间的恒星，对应于绝对星等近乎恒定的K2-K5 III型巨星。
• 使用K波段以最小化星际消光的影响，从而提高距离和标长估算的准确性。
• 对选定区域内观测到的表面亮度分布曲线应用指数盘模型拟合，以推导径向标长。

实验结果

研究问题

• RQ1 当在近红外K波段测量时，银河系盘面的径向标长是多少？
• RQ2 在标长估算中，如何最小化消光和非盘面结构污染的影响？
• RQ3 K2-K5 III型巨星因其绝对星等近乎恒定，能在多大程度上提高盘面标长测量的准确性？
• RQ4 所得到的标长与相似形态类型的外部旋涡星系相比如何？
• RQ5 能否从一个避开主要结构特征的明确定义的非银平面区域获得一致且可靠的标长？

主要发现

• 利用近红外K波段测光数据，测得银河系盘面的径向标长为2.1 ± 0.3 kpc。
• 使用K2-K5 III型巨星（其绝对星等近乎恒定）显著简化了距离估算，并提高了测量精度。
• 所选观测区域（30° ≤ l ≤ 70°，|b| > 5°）有效避免了来自中心核球、棒状结构、分子环及外盘特征的污染。
• 所得标长与相似形态类型外部旋涡星系中观测到的典型值一致。
• 近红外K波段数据降低了星际消光的影响，增强了测量的可靠性。
• 结果支持指数盘模型在近红外波段下适用于银河系恒星盘的适用性。