北京天文馆研究人员利用“宇宙灯塔”蓝超巨星研究仙女座星系的化学演化

蓝超巨星是由10到100个太阳质量的主序星快速演化而来，比太阳亮一万倍以上，是宇宙中温度及亮度最高的恒星，被认为是宇宙中的超级灯塔。由于蓝超巨星极其明亮，他们在河外星系里也能被容易地观测到，可以作为探针研究近邻星系化学成分和演化，特别是研究近邻正向旋涡星系盘的理想工具。此外蓝超巨星还是非常好的距离指示器。他比造父变星亮四个星等，能测量更远星系的距离，这非常好地弥补了造父变星只能测量非常近邻的星系，而Ia型超新星测量遥远距离星系之间的空白。蓝超巨星还非常引人关注的一点是，它们是极少数特殊II型超新星的前身星。著名的超新星1987A的前身星就是一颗位于蜘蛛星云里，约为20个太阳质量的蓝超巨星。

 图1：艺术家绘制的蓝超巨星（Tahina Ramiaramanantsoa）

利用中国郭守敬巡天望远镜（LAMOST）提供的海量光谱数据，北京天文馆科学研究部刘成副研究员与国内外合作者从LAMOST数据库中严格地选取了属于仙女座旋涡星系（M31）和大三角旋涡星系（M33）的蓝超巨星样本。基于最新的恒星大气模型和方法，通过精细地分析蓝超巨星的光谱获得了每一颗恒星的重要物理参量（见图2），包括有效温度、表面重力、金属丰度和质量等。在此基础上，团队分别研究了M31和M33盘上恒星金属丰度的分布，发现离星系中心越远金属丰度越低，而且在M33盘上恒星金属丰度的分布呈现出一定的非对称性。这对目前流行的inside-out星系演化模型是个强力的支持。M33盘上金属丰度的不对称性预示M33星系可能有一个更加复杂的演化历史。利用蓝超巨星类烛光标准测量距离的特性，研究人员分别测量了M31和M33到地球的最佳距离为797.995 kpc和968.278 kpc。该研究成果已经发表在著名SCI期刊《天体物理学研究》（The Astrophysical Journal）上，论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac69cc。

图2: 精细拟合蓝超巨星光谱