M型巨星位于红巨星的顶端，是最明亮的一类恒星。当恒星演化至接近生命轨迹的尾声时，它已经耗尽了中心核区的大部分氢，外部由一个巨大的氢包层构成，其半径延展至约215倍太阳半径那么大。“巨大的半径使得他们具有很高的光度，因而即使处于很远的地方也能很容易被探测到，从而成为我们研究银河系外晕性质和结构的最佳示踪天体。目前获取大样的M型巨星的方法是测光方法。
近期，上海天文台研究人员领导的国际团队提出新的选择M型巨星的方法，并基于它来研究我们银河系的外部区域——银河系的晕。相比于此前的测光选源方法，我们综合了近红外数据，能在保证完备率的情况下获得纯净度更高的样本。”第一作者、近日刚从上海天文台毕业的博士研究生李静介绍说。
利用从郭守敬望远镜（又名大天区多目标光纤光谱天文望远镜，Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope; LAMOST）第一次释放数据中证认的M型巨星和M型矮星，该团队巧妙地将郭守敬望远镜的数据与国际上空间红外巡天WISE和2MASS的数据综合起来，提出了更好的选取M型巨星的条件，该条件的使用极大地减少M型矮星、K型巨星以及类星体的污染。此外，他们还基于M型巨星，对人马座星流进行了轨道研究，填补了前人轨道研究的空缺，发现星流的痕迹延伸至银河系外围边缘，且很可能仍然处在演化中。目前该研究成果已发表在国际知名天文期刊《天体物理学报》（The Astrophysical Journal）上。
银河系的成长，离不开它对那些更小的卫星星系（矮星系）的剥削，至今宇宙中还保留着那些证据——矮星系被银河系吞噬撕扯留下的痕迹。“我们就利用遗迹中的M型恒星，来研究银河系是如何吞噬它们的”，李静说，“本次工作关注的对象是银河系中最显著的痕迹——人马座星流，即银河系对人马座矮星系的吞噬痕迹，该矮星系仍然正在被银河系吞并中”。
“通过对人马座星流中M型巨星性质的研究，我们确认了该星流已经延伸至银河系的外侧边缘处。我们证认了人马座星流的导臂和曳臂轨道并不在一条轨道平面，这与利用主序转折星研究得到的轨道相似”，李静说，“通过测光金属丰度的研究发现人马座星流的导臂和曳臂存在明显的梯度，这与理论模型中预言的轨道形成历史相吻合，表明人马座矮星系是一个足够大质量的矮星系，这样它才一直演化至今，可能存在我们观测到的金属丰度梯度。”
“这些亮星为我们理解银河系、尤其是外围区域的性质至关重要。随着郭守敬望远镜的继续观测，将会带来更大的样本。基于它们，将会揭开更多银河系的秘密。我们这个工作为通过利用LAMOST大样本M巨星探索银河系结构，特别是外晕子结构打下了坚实的基础。”合作者之一、来自上海天文台的Martin C. Smith研究员说。
论文链接：http://dx.doi.org/10.3847/0004-637X/823/1/59
（据中国科学院上海天文台）
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