35万颗恒星“DNA”被用来寻找太阳失去的兄弟姐妹

由澳大利亚领导的一群与欧洲合作伙伴合作的天文学家已经揭示了银河系中超过34万颗恒星的“DNA”，这将帮助他们找到太阳的兄弟姐妹，现在他们分散在天空中。这是一项雄心勃勃的银河考古调查的重大宣布，该调查名为“加拉”(GALAH)，是在2013年底发起的，目的是探索星系的形成和演化。完成后加拉将会调查超过一百万颗恒星。GALAH的调查使用了澳大利亚天文观测站(AAO)的HERMES摄谱仪(AAO)，在Coonabarabran, NSW附近的3.9米的英澳望远镜，收集了34万颗恒星的光谱。

爱马仕(HERMES)是在AAO (AAO)建立的新的光谱图，它使用体积相位全息(VPH)光栅，提供了蓝色、绿色和红光的各种优化光谱，以及在红外线下的第四个波段。赫尔墨斯光谱允许天文学家研究恒星的化学组成，以了解它们的形成和演化。由于阳光中的各种化学元素，太阳的光谱显示出许多暗的特征。图片：N.A. Sharp, NOAO/NSO/Kitt Peak FTS/AURA/NSF.

GALAH的调查首次公布了主要的公共数据。收集到的“DNA”追溯了恒星的起源，向天文学家展示了宇宙是如何从只有氢和氦(在宇宙大爆炸之后)到今天充满了我们在地球上所拥有的生命所必需的所有元素。HERMES仪器的科学家、悉尼大学的Gayandhi De Silva博士说：没有其他的调查能够测量出像加拉一样多的恒星的数量。德·席尔瓦博士说：这一数据将使这些发现成为银河系最初的星团，包括太阳的出生星团和太阳的兄弟姐妹——在世界其他任何地方都没有像这样的数据集。来自新南威尔士大学的Sarah Martell博士领导了GALAH的调查观察，她解释说，太阳和所有的恒星一样，都是由成千上万颗恒星组成的。

星团中的每一颗恒星都会有相同的化学成分，或者DNA——这些星团很快被我们的银河系分开，现在分散在天空中。GALAH团队的目标是在恒星之间进行DNA匹配，寻找失散已久的兄弟姐妹。对于每颗恒星来说，这一DNA是它们包含的近24种化学元素(如氧、铝和铁)的含量。不幸的是，天文学家无法用嘴拭子收集恒星的DNA，而是用一种叫做光谱学的技术来使用星光。从恒星发出的光被望远镜收集，然后通过一种叫做光谱仪的仪器，它将光分解为详细的彩虹或光谱。来自麦考瑞大学和AAO的副教授丹尼尔·朱克(Daniel Zucker)说，天文学家们测量了光谱中暗线的位置和大小，以计算出恒星中每个元素的数量。

一种爱马仕仪器的示意图，它显示了从望远镜AAT的恒星光如何被分成4个不同的通道。图片：The Australian Astronomical Observatory (AAO)

每一种化学元素在这些光谱中都留下了一种独特的黑色条纹，就像指纹一样。AAO的Jeffrey Simpson博士说，为每个恒星收集足够的光子需要一个小时的时间，可以同时使用光纤来观测360颗恒星。自2014年以来，GALAH团队已经在望远镜上花费了超过280个夜晚来收集所有的数据。该调查是由悉尼大学的乔斯·布兰·霍桑教授和澳大利亚国立大学(ANU)的肯·弗里曼教授共同完成的，该研究是由悉尼大学的乔斯·布兰·霍索恩教授和所有天空天体物理学的卓越研究中心(ASTRO 3D)所设计的。它是十多年前构想出来的，用来解开银河系的历史;爱马仕的仪器是由AAO专门为GALAH调查设计和建造的。

测量这么多恒星中每种化学物质的丰度是一个巨大的挑战，为了做到这一点，GALAH开发了复杂的分析技术。德国马克斯·普朗克天文研究所的博士生Sven Buder，他是科学论文的第一作者，描述了GALAH数据的发布，他是该项目的分析工作的一部分，他和博士学生Ly Duong以及ANU和ASTRO 3D的Martin Asplund教授一起工作。识别已经仔细分析过的一组恒星光谱中的模式，然后使用加农炮的机器学习算法来确定所有34万颗恒星的每个元素的数量。这仪器的名字是为安妮·Jump Cannon命名的，通过对大约34万颗恒星的光谱进行了分类——代码在不到一天的时间里就对许多恒星进行了更详细的分析。

调查与巨大的数据发布时间4月25日发布的数据从欧洲盖亚卫星绘制超过16亿颗恒星的银河系,它迄今为止最大、最准确的阿特拉斯的夜空。与GALAH的速度相结合，盖亚的数据不仅会给出恒星的位置和距离，还会给出星系内部的运动。今天GALAH调查的结果对于解释盖亚的结果至关重要：GALAH取得的速度的准确性在如此大的调查中是前所未有的。悉尼大学的Sanjib Sharma博士总结道：这是我们第一次能够对银河系的历史有一个详细的了解。

博科园-科学科普｜来自：悉尼大学