基于LAMOST数据开展热亚矮星及其相关天体研究

Hot subdwarf stars play a key role in the frontiers of astrophysical research fields, including binary evolution, asteroseismology, exoplanet findings, galaxy evolution, progenitors of type Ia supernova in expansive cosmology, gravitational wave sources and so on. However, the formation and evolution of hot subdwarfs are still unclear. LAMOST survey provides an opportunity for the astronomers to carry out the research of hot subdwarfs and related objects. Based on the survey data, we will carry out the following works: (1) finding a statistically important sample of new hot subdwarfs, (2) performing a spectroscopic analysis for the sample of hot subdwarfs and a statistic analysis to put some strong constraints on the formation and evolution theories of hot subdwarfs (3) searching for hot subdwarf binary systems with a massive companion to discover several candidates of type Ia supernovas and gravitational wave sources. Meanwhile, this program will promote the development of astronomy department of China West Normal University and the international cooperations and exchanges

热亚矮星在双星演化、星震学、系外行星发现、星系演化、膨胀宇宙学中Ia型超新星前身星、引力波源这几个重要天体物理前沿研究领域中扮演着一个关键角色。然而，它们的形成机制和演化仍然不清楚。 LAMOST巡天为天文工作者开展有关热亚矮星及其相关天体研究提供了一个机遇。 基于LAMOST巡天数据我们开展三方面工作：（1）发现一批统计意义上重要的新热亚矮星样本；（2）大样本热亚矮星光谱分析和统计研究，为热亚矮星形成与演化理论提供强的观测限制；（3）搜寻具有大质量伴星的热亚矮星双星系统，发现几颗与热亚矮星相关的Ia型超新星前身星和引力波源候选体。 同时，通过本项目促进西华师范大学天文系的发展和国际合作与交流。

热亚矮星是核心氦燃烧的低质量恒星，在颜色星等图中位于水平分支星蓝端，又称为极端水平分支星。它们是星系演化、银河系结构、双星演化、Ia型超新星前身星、引力波源、星震学研究的重要目标。然而，它们的形成机制还不清楚。本项目基于LAMOST数据我们开展了以下研究工作。首先，利用LAMOST DR5光谱从Gaia DR2中证认出924颗热亚矮星，发现443颗新的热亚矮星。其次，建立了一套LAMOST热亚矮星单光谱分析方法，给出了892单光谱热亚矮星的有效温度、重力加速度、氦丰度、视向速度，发现在有效温度重力加速度平面和有效温度氦丰度平面内可以勾勒出四个热亚矮星氦组。 利用Gaia DR2的自行、距离、LAMOST视向速度研究了四个热亚矮星氦组在银河系中的空间分布、速度分布、轨道参数，并首次给出四个热亚矮星氦组在银河系薄盘、厚盘、晕中的相对比例分布, 结果与韩占文等的热亚矮星理论预言一致。 近一步，基于LAMOST DR6和 DR7光谱和Gaia DR2数据研究了182新发现的热亚矮星运动学。研究选择效应后得到类似的结论。 最后，建立了一套LAMOST热亚矮星混合光谱分析方法，分析了LAMOST DR7中149颗具有高信噪比的混合光谱热亚矮星，得到了热亚矮星有效温度、重力加速度、氦丰度、伴星的有效温度、重力加速度、氦丰度和两星的表面面积比。我们发现在有效温度氦丰度平面内它们分布在两个氦贫组，并且这两个氦贫组热亚矮星金属丰度分布没有显著的差异。本项目的观测研究结果为理解热亚矮星起源问题又迈进了重要一步，通过本项目的资助在西华师大已逐步形成热亚矮星研究团队。