银河系恒星薄盘上发现古老恒星
利用盖亚任务的数据，我们得出了有关银河系演化的惊人发现：大量古老恒星的轨道与太阳相似。它们在大爆炸后不到 10 亿年就形成了银河系薄盘，比之前认为的早了几十亿年。银河系有一个大晕、一个中央凸起和棒状结构、一个厚盘和一个薄盘。大多数恒星都位于我们银河系所谓的薄盘中，并围绕银河系中心有序旋转。中年恒星，例如我们 46 亿年前的太阳，属于薄盘，一般认为薄盘开始形成于大约 80 亿至 100 亿年前。
了解银河系是如何形成的是银河考古学的主要目标。要实现这一目标，需要绘制详细的银河系地图，显示恒星的年龄、化学成分和运动。这些地图被称为时间化学运动学地图，有助于拼凑我们银河系的历史。创建这些详细的地图具有挑战性，因为它需要大量已知年龄的恒星数据集。
克服这一挑战的一种常见方法是研究金属含量极低的恒星，这些恒星很古老，为了解早期银河系提供了一扇窗户。金属含量极低的恒星之所以古老，是因为它们是宇宙中最早形成的恒星之一，当时宇宙主要由氢和氦组成，许多较重的元素尚未由一代又一代的恒星创造和分布。
一支由波茨坦莱布尼茨天体物理研究所 (AIP) 天文学家领导的国际团队利用欧洲航天局 (ESA) 盖亚任务的数据集，研究了太阳附近（距离太阳约 3,200 光年）的恒星。他们在薄盘轨道上发现了数量惊人的非常古老的恒星；其中大多数恒星的年龄超过 100 亿年，其中一些甚至超过 130 亿年。
这些古老的恒星显示出广泛的金属成分：一些恒星的金属含量非常低（正如预期的那样），而另一些恒星的金属含量是我们年轻得多的太阳的两倍，这表明在银河系演化的早期阶段发生了快速的金属富集。
“盘中的这些古老恒星表明，银河系薄盘的形成时间比之前认为的要早得多，大约早了 40 至 50 亿年，”这项研究的第一作者、美国物理联合会 (AIP) 的萨米尔·尼泊尔 (Samir Nepal) 解释道，该研究已被《天文学和天体物理学》接受发表，并可在arXiv预印本服务器上找到。
“这项研究还强调，我们的星系在早期曾有过密集的恒星形成，导致内部区域的金属极快富集，并形成了星系盘。这一发现使银河系星系盘的形成时间与詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 和阿塔卡马大型毫米波阵列 (ALMA) 射电望远镜观测到的高红移星系的时间线相一致。
“这表明冷盘可以在宇宙历史的早期形成并稳定下来，为星系的演化提供了新的见解。”
“我们的研究表明，银河系薄盘的形成时间可能比我们想象的要早得多，而且它的形成与我们银河系最内层区域早期的化学富集密切相关，”克里斯蒂娜·奇亚皮尼 (Cristina Chiappini) 解释道。“来自不同来源的数据的结合和先进机器学习技术的应用使我们能够增加具有高质量恒星参数的恒星数量，这是带领我们的团队获得这些新见解的关键一步。”
这一结果得益于盖亚任务的第三次数据发布。该团队使用一种新颖的机器学习方法分析了 80 多万颗恒星的恒星参数，该方法结合了来自不同类型数据的信息，以高精度提供改进的恒星参数。这些精确的测量包括重力、温度、金属含量、距离、运动学和恒星年龄。
未来，类似的机器学习技术将用于分析 2025 年开始运行的 4 米多目标光谱望远镜 (4MOST) 的 4MIDABLE-LR 调查收集的数百万条光谱。
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