科學家利用國家天文臺LAMOST數據精確測量太陽本征速度

　　近日，北京大學黃樣和劉曉為等人利用中國科學院國家天文臺LAMOST望遠鏡產生的第一代反銀心方向巡天增值星表中遴選出的太陽鄰域當前最大的FGK矮星樣本（近10萬顆），重新確定了太陽的本征速度，而且證實了之前的太陽本征速度低估了約一倍。該項研究成果已發表在國際天文期刊《英國皇家天文學會月刊》（MNRAS）上（黃樣、劉曉為等2015，MNRAS，450,753）。

　　所有恒星相對本地靜止坐標系所做的運動稱作恒星的本征運動。在實際觀測中，所有目標源速度的觀測都是相對于太陽的，因此確定太陽的本征速度成為了定義本地靜止坐標系的第一要務，也是研究銀河系動力學的起點。

　　天文學家長久以來都在致力于獲得準確的太陽本征速度，但可惜的是不同研究工作給出的結果并不自洽，特別是在旋轉方向上可以差到兩倍。一般來說，太陽在垂向和徑向的速度是比較好測量的。但是對太陽在旋轉方向上速度的測量就沒那么容易，如果所選樣本年齡偏老（如恒星），就需要面臨如何改正非對稱流效應；所選樣本偏年輕（如水脈澤），就需要解決如何扣除懸臂對樣本速度造成的擾動。

　　1998年，Dehnen and Binney利用施特龍貝格關系式（Str?mberg 1946）改正了非對稱流效應，并給出了后來天文界沿用十幾年的太陽本征速度。但近幾年對年輕樣本的測量發現，他們給出的太陽在旋轉方向上的速度可能低估了一倍。

　　因此，要利用恒星樣本準確測量太陽本征速度，就需要準確地考慮非對稱流的影響或者能找到合理的判據篩選出一個不受非對稱流影響的子樣本。

　　黃樣等人首先給出LAMOST FGK矮星樣本在旋轉方向上的速度分布（考慮了非對稱流的影響），然后移動這個速度分布去匹配LAMOST FGK矮星樣本真實觀測得到的速度分布，當兩者最匹配時的速度值即是太陽在銀盤旋轉方向上的本征速度分量（圖c）。同時，計算了LAMOST FGK矮星樣本的軌道并得到其軌道偏心率。恒星軌道偏心率越小表明其軌道越接近圓周運動，所受的非對稱流效應也越小，因此可以簡單地對選出的軌道偏心率偏小的FGK矮星子樣本在三個速度方向上取平均值來獲得太陽的本征速度（圖d）。最終通過這兩種方法得到的太陽在旋轉方向上的速度在2倍誤差內吻合，而且證實了之前的太陽本征速度低估了約一倍。此外，基于不同光譜型的子樣本所給出的結果也相互一致，表明方法的可靠性。基于目前這個最大的太陽鄰域的FGK矮星樣本，該項研究工作給出了目前最準確的太陽本征速度值：(U⊙V⊙,W⊙)=(7.01±0.20,10.13±0.12,4.95±0.09)千米/秒。

　　圖(a)：空間速度的定義(U, V, W)及LAMOST反銀心方向巡天第一版增值星表中恒星在銀河系中的空間分布；圖(b) LAMOST反銀心方向巡天第一版增值星表中恒星的赫羅圖（藍色框中的恒星代表用來確定太陽本征運動所用的FGK矮星樣本）；圖(c) 確定太陽旋轉方向的速度所用的模型匹配法；圖(d) 確定太陽本征速度所用的低軌道偏心率法。