银河系暗物质晕质量与银晕中子结构的研究

银河系的旋转曲线说明在银河系中除了可见的恒星和气体外，还应该存在大量看不见的暗物质。目前相信银河系95% 以上的质量都是由暗物质组成的，但是暗物质的性质，如质量和范围，到现在仍未能准确确定。精确的银河系暗物质晕质量有助于理解银河系的恒星形成率、银河系卫星星系的真实数等。等级式宇宙学模型预言银河系是通过吸积外围小质量系统(如卫星星系)形成的，则在银晕中必然会留下吸积事件的遗迹- - 子结构(如星流)。因此，在银晕中寻找子结构是探索银河系形成机制的主要手段。研究银河系暗物质晕的性质，探索银河系的形成机制都需要大样本晕族恒星。随着巡天项目的出现，获得大样本晕星数据成为可能。本工作主要利用SDSS中13,000多颗晕族恒星（该样本是我们2008年的样本的6倍）的运动学性质，结合银河系理论模型，精确测定银河系暗物质晕的质量，并利用统计方法探测银晕中的子结构，研究银河系的形成机制。

该项目的研究内容是利用SDSS DR8的晕族恒星确定银河系暗物质晕的质量以及探测银晕中的子结构。该项目的研究内容及目标基本全部完成，几篇文章准备投稿。取得的研究成果主要有五项：（1）我们采用贝叶斯方法，引入光度函数和金属丰度分布作为先验概率，基于SDSS所观测的球状星团的等年龄线，得到6036颗SEGUE K型巨星的无偏距离并将该样本发表。（2）我们通过改正SEGUE K型巨星样本的选择效应恢复其样本的完备性，然后利用它们拟合银晕中延伸到80kpc的恒星数密度分布，发现银晕中的恒星分布不是球对称的，而是扁的，而且在30kpc以外，恒星的数密度会明显下降。此外，我们还发现银晕的扁率不是恒定不变的，而是在中心处非常扁，越远离中心越圆。（3）基于K型巨星样本确定的银晕中的恒星数密度分布，我们根据轴对称Jeans方程，假设银晕服从NFW模型，采用最大似然法，得到银河系暗物质晕的质量约为1.2x10^12个太阳质量。该结果与我们2008年得到的结果很吻合。（4）我们采用探测位置-速度空间团簇性的统计量-4distance，以及一个平滑的晕模型，研究了SEGUE K型巨星中的子结构，发现整个银晕不是平滑的，而是包含很多子结构，而且子结构随着距离的增加而增加，在贫金属晕星样本中子结构少。同时，我们采用freinds-of-friends方法证认哪些星属于同一个子结构，结果发现该样本中的33%属于人马座。（5）将估计K型巨星无偏距离的贝叶斯方法应用在LAMOST K型巨星上。