近期，山东大学威海校区石维彬副教授等人与中科院国家天文台研究人员合作，利用LAMOST巡天光谱中的K巨星数据，进一步揭示了人马矮星系星流附近的室女座过密区（Virgo Overdensity ，VOD）和武仙座-天鹰座星云（Hercules-Aquila Cloud，HAC）可能存在共同的起源，它们都是银河系的同一吸积并合事件的一部分。同时，VOD结构的部分成员星的起源可能还和大麦哲伦云、小麦哲伦云存在一定联系。该发现为天文学家揭示银河系结构起源及形成演化等问题提供了新证据，为研究银河系的其它近邻矮星系的特性也提供了可能。该成果发表在国际著名天文学期刊《天文学与天体物理》（Astronomy & Astrophysics, 674, A78, 2023）。论文第一作者为山东大学空间科学与物理学院硕士研究生闫化辉。

 VOD区域首次是由美国Vivas等人(2001年)利用天琴座RR型变星发现，后续对于VOD区域的研究表明，这个区域存在一些子结构，说明它的起源可能不只是单一合并事件造成的。HAC区域是英国Belokurov等人(2007年)通过主序拐点星发现的，它位于l (25^◦∼ -60^◦), b (-40^◦∼ 40^◦)，距离太阳10-20 kpc的位置。研究人员通过运动学和化学演化性质揭示了VOD和HAC两个区域存在一定关联。

 当一个星系被潮汐力瓦解破坏时，它的恒星将仍然继续遵循它们曾经所属系统的轨迹。研究人员对这两个区域成员星过去80亿年的轨道进行分析，并绘制了它们位置点的密度分布图，发现两个区域的密度分布非常相似。这说明虽然VOD和HAC的空间位置是相对的，但是在轨道参数上是很相近的，这与英国Simion等人(2019)的结论非常吻合。

 图1：VOD和HAC的成员星轨道积分密度分布。

 由于化学元素丰度是探究银河系演化的重要工具之一，研究团队与向茂盛等人(2019年)计算的化学元素丰度数据进行交叉匹配，分析并发现了VOD和HAC两个区域的成员星在化学元素丰度上分布也是非常一致的。这首次从观测角度提供了VOD与HAC同源的证据。

图2：VOD与HAC的成员星的元素丰度分布。

同时，由于VOD过密区有多个子结构，它们可能与其它结构存在一定的关联，研究人员筛选了大麦哲伦云和小麦哲伦云的成员星，并对比了VOD结构和大、小麦哲伦云在金属元素丰度上的关系，根据分析结果，研究人员推测VOD结构可能是小麦哲伦云在30亿年前留下的残骸。

图3：VOD和大小麦哲伦云（LMC、SMC）成员星的[Fe/H]~[α/Fe]分布。

该研究从轨道参数信息和化学演化上验证了人马座矮星系星流附近的两个重要结构（VOD和HAC）可能存在共同的起源，它们均来自于银河系与周边矮星系的同一个吸积合并事件，并且VOD的部分成员星的起源可能还与大、小麦哲伦云有关联。不久的将来，LAMOST光谱数据的积累以及中国空间望远镜（CSST）的升空运行，将会极大地推动银河系结构和形成演化问题的研究，为更加深入地理解银河系结构与形成演化历史提供广阔的科学前景。

   论文链接：https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2023/06/aa46249-23.pdf