科学家利用国家天文台LAMOST数据精确测量太阳本征速度

　　近日，北京大学黄样和刘晓为等人利用中国科学院国家天文台LAMOST望远镜产生的第一代反银心方向巡天增值星表中遴选出的太阳邻域当前最大的FGK矮星样本（近10万颗），重新确定了太阳的本征速度，而且证实了之前的太阳本征速度低估了约一倍。该项研究成果已发表在国际天文期刊《英国皇家天文学会月刊》（MNRAS）上（黄样、刘晓为等2015，MNRAS，450,753）。

　　所有恒星相对本地静止坐标系所做的运动称作恒星的本征运动。在实际观测中，所有目标源速度的观测都是相对于太阳的，因此确定太阳的本征速度成为了定义本地静止坐标系的第一要务，也是研究银河系动力学的起点。

　　天文学家长久以来都在致力于获得准确的太阳本征速度，但可惜的是不同研究工作给出的结果并不自洽，特别是在旋转方向上可以差到两倍。一般来说，太阳在垂向和径向的速度是比较好测量的。但是对太阳在旋转方向上速度的测量就没那么容易，如果所选样本年龄偏老（如恒星），就需要面临如何改正非对称流效应；所选样本偏年轻（如水脉泽），就需要解决如何扣除悬臂对样本速度造成的扰动。

　　1998年，Dehnen and Binney利用施特龙贝格关系式（Strömberg 1946）改正了非对称流效应，并给出了后来天文界沿用十几年的太阳本征速度。但近几年对年轻样本的测量发现，他们给出的太阳在旋转方向上的速度可能低估了一倍。

　　因此，要利用恒星样本准确测量太阳本征速度，就需要准确地考虑非对称流的影响或者能找到合理的判据筛选出一个不受非对称流影响的子样本。

　　黄样等人首先给出LAMOST FGK矮星样本在旋转方向上的速度分布（考虑了非对称流的影响），然后移动这个速度分布去匹配LAMOST FGK矮星样本真实观测得到的速度分布，当两者最匹配时的速度值即是太阳在银盘旋转方向上的本征速度分量（图c）。同时，计算了LAMOST FGK矮星样本的轨道并得到其轨道偏心率。恒星轨道偏心率越小表明其轨道越接近圆周运动，所受的非对称流效应也越小，因此可以简单地对选出的轨道偏心率偏小的FGK矮星子样本在三个速度方向上取平均值来获得太阳的本征速度（图d）。最终通过这两种方法得到的太阳在旋转方向上的速度在2倍误差内吻合，而且证实了之前的太阳本征速度低估了约一倍。此外，基于不同光谱型的子样本所给出的结果也相互一致，表明方法的可靠性。基于目前这个最大的太阳邻域的FGK矮星样本，该项研究工作给出了目前最准确的太阳本征速度值：(U⊙V⊙,W⊙)=(7.01±0.20,10.13±0.12,4.95±0.09)千米/秒。

　　图(a)：空间速度的定义(U, V, W)及LAMOST反银心方向巡天第一版增值星表中恒星在银河系中的空间分布；图(b) LAMOST反银心方向巡天第一版增值星表中恒星的赫罗图（蓝色框中的恒星代表用来确定太阳本征运动所用的FGK矮星样本）；图(c) 确定太阳旋转方向的速度所用的模型匹配法；图(d) 确定太阳本征速度所用的低轨道偏心率法。