LAMOST巡天：解鎖熱亞矮星奧秘的關(guān)鍵鑰匙一、引言1.1研究背景與意義熱亞矮星是一類特殊的恒星，在天文學(xué)研究中占據(jù)著舉足輕重的地位。這類恒星處于演化晚期，質(zhì)量大約僅為太陽質(zhì)量的一半，但其表面有效溫度卻能達(dá)到太陽表面有效溫度的4-10倍，范圍在20000K-50000K之間。熱亞矮星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)獨特，中心是正在進(jìn)行氦燃燒的氦核，外部覆蓋著一層非常薄的氫包層。在赫羅圖中，它們位于上半主序和白矮星序之間，光譜型類似于O、B主序星，但光度比后者暗，在球狀星團(tuán)中，它們處于水平分支星的最藍(lán)端，因此又被稱作極端水平分支星。熱亞矮星對于眾多天文學(xué)前沿領(lǐng)域的研究具有關(guān)鍵意義。在恒星結(jié)構(gòu)與演化研究中，熱亞矮星獨特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化階段，為科學(xué)家深入理解恒星在不同演化階段的物理過程提供了重要樣本。通過對熱亞矮星的研究，有助于檢驗和完善恒星演化理論，特別是關(guān)于小質(zhì)量恒星在演化晚期的相關(guān)理論。在星震學(xué)領(lǐng)域，熱亞矮星的振蕩特性能夠幫助天文學(xué)家探測恒星內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)過程，就如同通過地震波來探測地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)一樣，星震學(xué)為研究熱亞矮星內(nèi)部提供了獨特視角。在元素擴(kuò)散過程研究中，熱亞矮星的特殊物理條件使得元素擴(kuò)散現(xiàn)象更為顯著，對其進(jìn)行研究有助于揭示元素在恒星內(nèi)部的擴(kuò)散機(jī)制，這對于理解恒星內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)和元素分布具有重要價值。熱亞矮星在星系演化研究中也扮演著不可或缺的角色。橢圓星系和漩渦星系核球存在的“紫外超”現(xiàn)象，被認(rèn)為與熱亞矮星密切相關(guān)。熱亞矮星主導(dǎo)著球狀星團(tuán)水平分支形態(tài)，對研究球狀星團(tuán)的形成和演化提供關(guān)鍵線索。熱亞矮星還與銀河系結(jié)構(gòu)演化緊密相連，通過研究熱亞矮星在銀河系中的分布、運動學(xué)特征以及化學(xué)組成等，可以深入了解銀河系的形成和演化歷史，例如不同區(qū)域熱亞矮星的特性差異能夠反映出銀河系不同演化階段的特征。在雙星演化研究方面，大部分熱亞矮星被發(fā)現(xiàn)于雙星系統(tǒng)中，這使得它們成為研究雙星演化最理想的實驗室之一。雙星系統(tǒng)中的熱亞矮星經(jīng)歷了復(fù)雜的相互作用過程，如物質(zhì)交換、公共包層演化等，對這些過程的研究有助于深入理解雙星演化理論，特別是雙星系統(tǒng)中恒星之間的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移機(jī)制。短周期熱亞矮星雙星系統(tǒng)還是國際引力波探測計劃激光干涉空間天線（LISA）可以探測的重要引力波源，對其研究不僅有助于引力波天文學(xué)的發(fā)展，還與Ia型超新星前身星有關(guān)，對于理解超新星爆發(fā)機(jī)制具有重要意義。盡管熱亞矮星在天文學(xué)研究中具有如此重要的地位，但目前已知的熱亞矮星數(shù)量相對較少，這在很大程度上限制了對其深入研究。而LAMOST巡天的出現(xiàn)，為熱亞矮星研究帶來了前所未有的機(jī)遇。LAMOST（大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡），又被稱為郭守敬望遠(yuǎn)鏡，具備強(qiáng)大的光譜獲取能力，其獨特的設(shè)計和觀測技術(shù)，能夠在一次觀測中獲取大量天體的光譜信息。LAMOST的大視場多目標(biāo)光譜獲取能力，使研究者能夠獲得大量銀盤內(nèi)處于中、高消光區(qū)恒星的準(zhǔn)確參數(shù)；其觀測數(shù)據(jù)廣泛覆蓋多種恒星類型，為熱亞矮星的搜尋和研究提供了極佳的資源。憑借LAMOST巡天，天文學(xué)家有機(jī)會發(fā)現(xiàn)更多的熱亞矮星，擴(kuò)大熱亞矮星樣本數(shù)量，從而為后續(xù)深入研究熱亞矮星的形成機(jī)制、物理性質(zhì)以及它們在宇宙中的演化過程等提供更豐富的數(shù)據(jù)支持。LAMOST巡天數(shù)據(jù)在熱亞矮星研究中的應(yīng)用，還為解決傳統(tǒng)熱亞矮星搜尋方法的難題提供了新途徑。傳統(tǒng)搜尋熱亞矮星的方法是使用測光數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，然后人工檢查以確定熱亞矮星候選體，但由于LAMOST光譜數(shù)據(jù)沒有一致的測光數(shù)據(jù)，該方法并不適用于在LAMOST數(shù)據(jù)中搜尋熱亞矮星。近年來，研究人員通過將LAMOST的光譜數(shù)據(jù)與其他具有測光數(shù)據(jù)的巡天數(shù)據(jù)（如Gaia衛(wèi)星數(shù)據(jù)）相結(jié)合，利用顏色星等圖等方法，有效地在海量數(shù)據(jù)中挑選出熱亞矮星候選體。還發(fā)展了基于深度學(xué)習(xí)等先進(jìn)算法的熱亞矮星搜尋方法，大大提高了搜尋效率和準(zhǔn)確率。這些創(chuàng)新的方法和技術(shù)，不僅為熱亞矮星研究提供了更多的樣本，也為未來從更大規(guī)模的天文數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)和研究熱亞矮星奠定了基礎(chǔ)。LAMOST巡天對熱亞矮星研究的推動作用不僅體現(xiàn)在樣本數(shù)量的增加和搜尋方法的創(chuàng)新上，還在于它能夠促進(jìn)多學(xué)科交叉研究。熱亞矮星研究涉及天體物理學(xué)、恒星演化理論、雙星演化理論、引力波天文學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域，LAMOST巡天數(shù)據(jù)的豐富性和多樣性，使得不同學(xué)科的研究人員能夠從不同角度對熱亞矮星進(jìn)行研究，從而推動各學(xué)科之間的交叉融合，為解決熱亞矮星相關(guān)的科學(xué)問題提供更全面、更深入的思路和方法。對LAMOST巡天中的熱亞矮星進(jìn)行研究具有極其重要的科學(xué)意義。它不僅能夠加深我們對熱亞矮星這一特殊恒星群體的認(rèn)識，推動恒星演化、星系演化等天文學(xué)前沿領(lǐng)域的發(fā)展，還能夠為引力波探測、超新星爆發(fā)機(jī)制等研究提供關(guān)鍵線索，促進(jìn)多學(xué)科交叉融合，為人類探索宇宙奧秘提供更堅實的理論和觀測基礎(chǔ)。1.2LAMOST巡天概述LAMOST作為我國自主研制的大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡，是國家重大科學(xué)工程，在國際天文領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位。它的建成和運行，極大地推動了我國乃至全球天文學(xué)研究的發(fā)展，為探索宇宙奧秘提供了強(qiáng)大的觀測工具。LAMOST的設(shè)計理念極具創(chuàng)新性，其采用了主動光學(xué)技術(shù)和拼接鏡面技術(shù)，成功解決了大口徑與大視場難以兼顧的難題，在國際上首次實現(xiàn)了大口徑和大視場的完美結(jié)合。這一獨特設(shè)計使得LAMOST在觀測時能夠同時覆蓋大面積天區(qū)，并獲取眾多天體的光譜信息，有效提高了觀測效率和巡天能力。LAMOST的有效通光口徑達(dá)4米，視場為5度，一次曝光即可觀測到4000個天體的光譜，這一卓越的光譜獲取能力，使其在眾多天文望遠(yuǎn)鏡中脫穎而出，成為世界上光譜獲取率最高的望遠(yuǎn)鏡之一。在過去的多年里，LAMOST開展了一系列大規(guī)模巡天觀測，積累了海量的天文數(shù)據(jù)。截至目前，已發(fā)布了多個版本的數(shù)據(jù)，如LAMOSTDR10數(shù)據(jù)集，包含光譜總數(shù)2229萬余條，是目前國際上其他巡天望遠(yuǎn)鏡已發(fā)布光譜數(shù)之和的2.9倍，成為世界上首個發(fā)布光譜數(shù)突破兩千萬的巡天項目。這些豐富的數(shù)據(jù)為天文學(xué)研究提供了寶貴資源，涵蓋了銀河系結(jié)構(gòu)與形成演化、恒星物理、特殊天體和致密天體搜尋等多個領(lǐng)域。在銀河系結(jié)構(gòu)研究方面，LAMOST憑借其海量光譜數(shù)據(jù)，助力天文學(xué)家精確繪制銀河的時空“畫像”。通過獲取銀河系中大量恒星的精確參數(shù)，結(jié)合歐洲空間局蓋亞（Gaia）衛(wèi)星數(shù)據(jù)，研究人員得以從多維度刻畫銀河系全貌。利用LAMOST和Gaia衛(wèi)星的巡天觀測數(shù)據(jù)，成功獲取了銀河系迄今最為精確的25萬恒星的年齡信息，從時間軸上清晰還原了銀河系幼年和青少年時期的成長史。在恒星物理研究領(lǐng)域，LAMOST同樣取得了顯著成果。2023年，研究人員利用LAMOST首次觀測到“恒星初始質(zhì)量函數(shù)”隨著銀河系演化歷史和環(huán)境發(fā)生了顯著變化，這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了經(jīng)典理論，刷新了人類對恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律的認(rèn)知。在特殊天體搜尋方面，LAMOST也發(fā)揮了重要作用，如啟動“黑洞獵手計劃”，發(fā)現(xiàn)并測量了更多的黑洞、中子星等致密天體；發(fā)揮巡天優(yōu)勢，一次性發(fā)現(xiàn)了九顆罕見的超富鋰矮星，此前天文學(xué)家僅發(fā)現(xiàn)過四顆類似天體。LAMOST巡天數(shù)據(jù)在熱亞矮星研究中具有獨特優(yōu)勢。由于熱亞矮星在星系中的分布相對分散，傳統(tǒng)觀測手段難以獲取足夠數(shù)量的樣本。而LAMOST的大視場和高光譜獲取能力，使其能夠在短時間內(nèi)對大面積天區(qū)進(jìn)行觀測，從而有更大的概率發(fā)現(xiàn)熱亞矮星。LAMOST的觀測數(shù)據(jù)廣泛覆蓋多種恒星類型，這為在海量數(shù)據(jù)中篩選熱亞矮星提供了豐富的樣本基礎(chǔ)。通過對不同類型恒星光譜特征的分析和比對，研究人員可以更準(zhǔn)確地識別出熱亞矮星，為后續(xù)研究提供了有力的數(shù)據(jù)支持。LAMOST巡天數(shù)據(jù)還為熱亞矮星研究提供了多維度的信息。除了光譜信息外，LAMOST還能獲取恒星的視向速度等數(shù)據(jù)，結(jié)合其他天文觀測數(shù)據(jù)，如Gaia衛(wèi)星的視差和自行數(shù)據(jù)，可以對熱亞矮星的運動學(xué)特征進(jìn)行深入研究，從而進(jìn)一步了解熱亞矮星在銀河系中的分布和演化情況。LAMOST巡天的這些優(yōu)勢，使其成為熱亞矮星研究的重要觀測平臺，為揭示熱亞矮星的形成機(jī)制、物理性質(zhì)以及它們在宇宙中的演化過程等提供了前所未有的機(jī)遇。1.3研究目的與創(chuàng)新點本研究旨在借助LAMOST巡天數(shù)據(jù)，深入探究熱亞矮星這一特殊恒星群體，從多維度解析其特性，為熱亞矮星研究領(lǐng)域增添新的認(rèn)知，推動相關(guān)理論的發(fā)展。具體研究目的涵蓋以下三個關(guān)鍵方面：首先，利用LAMOST巡天強(qiáng)大的光譜獲取能力，挖掘更多熱亞矮星。通過對海量LAMOST光譜數(shù)據(jù)的深度分析，結(jié)合先進(jìn)的算法與技術(shù)，從數(shù)據(jù)中精準(zhǔn)篩選出熱亞矮星候選體，并進(jìn)一步通過嚴(yán)格的光譜分析和證認(rèn)流程，確認(rèn)新的熱亞矮星，擴(kuò)充熱亞矮星樣本數(shù)量，為后續(xù)研究提供更為豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。其次，對已發(fā)現(xiàn)的熱亞矮星進(jìn)行細(xì)致的物理性質(zhì)研究。精確測定熱亞矮星的大氣參數(shù)，如有效溫度、表面重力、化學(xué)組成等，通過這些參數(shù)深入了解熱亞矮星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化狀態(tài)。研究熱亞矮星在不同環(huán)境下的特性差異，包括在銀河系不同區(qū)域（暈、薄盤、厚盤等）以及球狀星團(tuán)中的特性，揭示環(huán)境因素對熱亞矮星形成和演化的影響。最后，深入探索熱亞矮星的起源。綜合LAMOST的視向速度數(shù)據(jù)、Gaia衛(wèi)星的視差和自行數(shù)據(jù)，研究熱亞矮星的運動學(xué)特征，確定其在銀河系中的星族分類。結(jié)合熱亞矮星的物理性質(zhì)和運動學(xué)特征，探討熱亞矮星的形成機(jī)制，嘗試解決長期以來困擾天文學(xué)家的熱亞矮星起源難題，為理解恒星演化過程提供關(guān)鍵線索。在研究過程中，本研究具備以下創(chuàng)新點：在熱亞矮星探測方面，針對LAMOST數(shù)據(jù)自身無測光數(shù)據(jù)的特點，創(chuàng)新性地將LAMOST光譜數(shù)據(jù)與其他具有測光數(shù)據(jù)的巡天數(shù)據(jù)（如Gaia衛(wèi)星數(shù)據(jù)）相結(jié)合，利用顏色星等圖等方法，有效篩選熱亞矮星候選體。還引入基于深度學(xué)習(xí)的先進(jìn)算法，構(gòu)建高效的熱亞矮星分類模型，提高了熱亞矮星搜尋的效率和準(zhǔn)確率，為從海量天文數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)熱亞矮星提供了新的技術(shù)手段。在熱亞矮星性質(zhì)研究方面，運用多波段數(shù)據(jù)和先進(jìn)的光譜分析技術(shù)，對熱亞矮星的物理性質(zhì)進(jìn)行全面、精確的測定。通過多波段數(shù)據(jù)的綜合分析，可以獲取熱亞矮星更豐富的信息，彌補(bǔ)單一波段數(shù)據(jù)的局限性，從而更準(zhǔn)確地了解熱亞矮星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化狀態(tài)。在熱亞矮星起源探索方面，通過綜合分析熱亞矮星的物理性質(zhì)、運動學(xué)特征以及環(huán)境因素，提出新的熱亞矮星形成機(jī)制假設(shè)，并利用數(shù)值模擬等方法進(jìn)行驗證。從多維度研究熱亞矮星的起源，打破傳統(tǒng)研究中僅從單一角度探討的局限，為解決熱亞矮星起源問題提供了新的思路和方法。二、熱亞矮星的基本特征與研究現(xiàn)狀2.1熱亞矮星的定義與分類熱亞矮星是一類特殊的小質(zhì)量恒星，其質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的一半，表面有效溫度卻高達(dá)太陽的4-10倍，處于20000K-50000K之間。在赫羅圖中，熱亞矮星位于上半主序和白矮星序之間，光譜型與O、B主序星相似，但光度更暗。在球狀星團(tuán)中，它們處于水平分支星的最藍(lán)端，因此也被稱作極端水平分支星。熱亞矮星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)獨特，中心是正在進(jìn)行氦燃燒的氦核，外部覆蓋著一層非常薄的氫包層。這種特殊的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，使其在恒星演化和星系演化研究中具有重要地位。根據(jù)不同的特征，熱亞矮星可以進(jìn)行多種分類。基于光譜特征，熱亞矮星主要分為熱亞矮O型星（sdO）和熱亞矮B型星（sdB）。sdO型熱亞矮星的光譜中具有較強(qiáng)的氦線和高電離度的重元素譜線，如CⅣ、NⅤ等，其有效溫度通常在30000K以上；sdB型熱亞矮星的光譜主要以氦線和較弱的金屬線為主，有效溫度一般在20000K-30000K之間。這種光譜分類方式，為研究熱亞矮星的大氣物理性質(zhì)和化學(xué)組成提供了重要依據(jù)，不同光譜類型的熱亞矮星在大氣結(jié)構(gòu)、元素豐度等方面存在顯著差異。按照質(zhì)量和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，熱亞矮星可分為正常質(zhì)量熱亞矮星和低質(zhì)量熱亞矮星。正常質(zhì)量熱亞矮星的質(zhì)量約為0.45倍太陽質(zhì)量，其形成通常與雙星系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移和包層拋射過程相關(guān)；低質(zhì)量熱亞矮星的質(zhì)量則低于0.4倍太陽質(zhì)量，它們的形成機(jī)制相對更為復(fù)雜，可能涉及特殊的雙星演化過程或其他物理機(jī)制。不同質(zhì)量的熱亞矮星在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化路徑上有所不同，對其分類研究有助于深入理解熱亞矮星的形成和演化過程。從觀測環(huán)境來看，熱亞矮星又可分為球狀星團(tuán)熱亞矮星和場熱亞矮星。球狀星團(tuán)熱亞矮星位于球狀星團(tuán)內(nèi)部，其形成和演化受到球狀星團(tuán)特殊環(huán)境的影響，如高密度的恒星分布、頻繁的恒星相互作用等；場熱亞矮星則分布在星系的其他區(qū)域，其演化相對較為獨立。研究不同觀測環(huán)境下的熱亞矮星，能夠揭示環(huán)境因素對熱亞矮星形成和演化的影響，有助于全面了解熱亞矮星在宇宙中的分布和演化規(guī)律。2.2熱亞矮星的形成理論熱亞矮星獨特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化狀態(tài)，使其形成機(jī)制成為天文學(xué)研究的熱點問題。目前，關(guān)于熱亞矮星的形成，主要有雙星演化理論和公共包層拋射理論等，這些理論從不同角度解釋了熱亞矮星的形成過程，但在與觀測結(jié)果的契合度上各有優(yōu)劣。雙星演化理論是解釋熱亞矮星形成的重要理論之一。在雙星系統(tǒng)中，兩顆恒星相互作用，質(zhì)量較大的恒星先演化，當(dāng)其膨脹成為紅巨星時，物質(zhì)會通過洛希瓣溢流等方式轉(zhuǎn)移到伴星上。隨著物質(zhì)轉(zhuǎn)移的進(jìn)行，紅巨星的包層逐漸被剝離，最終形成熱亞矮星。這種理論能夠解釋部分熱亞矮星雙星系統(tǒng)的形成，許多觀測到的熱亞矮星確實處于雙星系統(tǒng)中，且雙星系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象也被觀測所證實。但雙星演化理論也存在一些局限性，對于一些單星熱亞矮星的形成，該理論難以給出合理的解釋，且雙星系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程非常復(fù)雜，涉及到許多物理過程，目前的理論模型還無法完全準(zhǔn)確地描述這些過程。公共包層拋射理論認(rèn)為，當(dāng)雙星系統(tǒng)中的一顆恒星膨脹成為紅巨星時，其外層物質(zhì)會包裹住兩顆恒星，形成公共包層。在公共包層中，兩顆恒星之間的相互作用會導(dǎo)致公共包層的能量耗散，最終公共包層被拋射出去，留下一顆熱亞矮星和其伴星。這種理論能夠解釋一些熱亞矮星雙星系統(tǒng)中軌道周期較短的現(xiàn)象，因為公共包層拋射過程會使雙星系統(tǒng)的軌道收縮。但公共包層拋射理論也面臨一些挑戰(zhàn)，如公共包層的拋射機(jī)制還不完全清楚，不同雙星系統(tǒng)中公共包層的拋射效率存在很大差異，這使得該理論在解釋一些觀測現(xiàn)象時存在困難。近年來，研究人員還提出了一些新的熱亞矮星形成機(jī)制，如漸近巨星支通道理論。該理論認(rèn)為，恒星演化至漸近巨星支發(fā)生共有包層，最終產(chǎn)生一顆熱亞矮星雙星。與傳統(tǒng)的紅巨星通道理論不同，漸近巨星支通道下生成的熱亞矮星具有碳氧核、氦殼層以及氫包層。這一理論能夠解釋一些特殊熱亞矮星的形成，如SMSSJ1920這顆特殊熱亞矮星雙星，其在大約1萬年前經(jīng)歷過共有包層拋射過程，傳統(tǒng)的紅巨星通道理論無法解釋其較短的演化時標(biāo)，而漸近巨星支通道理論可以很好地解釋這一現(xiàn)象。還有研究認(rèn)為熱亞矮星可能通過雙氦白矮星并合、穩(wěn)定的物質(zhì)交流等方式形成。雙氦白矮星并合形成的熱亞矮星，其氦豐度較高，與通過其他方式形成的熱亞矮星在化學(xué)組成上存在差異；穩(wěn)定的物質(zhì)交流則是在雙星系統(tǒng)中，兩顆恒星之間持續(xù)進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)移，逐漸形成熱亞矮星。這些不同的形成機(jī)制，為解釋熱亞矮星的多樣性提供了更多的思路。在實際觀測中，不同類型的熱亞矮星可能通過不同的形成機(jī)制產(chǎn)生。球狀星團(tuán)中的熱亞矮星，其形成可能受到球狀星團(tuán)高密度環(huán)境的影響，恒星之間的相互作用更為頻繁，可能存在特殊的形成機(jī)制；而場熱亞矮星的形成，則更多地與雙星系統(tǒng)的演化相關(guān)。一些觀測到的熱亞矮星雙星系統(tǒng)的偏心率、軌道周期等參數(shù)，與現(xiàn)有理論模型的預(yù)測存在差異，這也為熱亞矮星形成理論的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。目前的熱亞矮星形成理論雖然能夠解釋部分觀測現(xiàn)象，但仍存在許多未解之謎。未來，需要結(jié)合更多的觀測數(shù)據(jù)，包括LAMOST巡天數(shù)據(jù)、Gaia衛(wèi)星數(shù)據(jù)等，以及更先進(jìn)的數(shù)值模擬技術(shù)，深入研究熱亞矮星的形成機(jī)制，進(jìn)一步完善熱亞矮星形成理論，以更好地理解這一特殊恒星群體的起源和演化。2.3熱亞矮星的研究意義熱亞矮星作為一類特殊的恒星，在天文學(xué)多個研究領(lǐng)域中都具有不可替代的重要意義，其研究價值橫跨恒星演化、星系演化、引力波探測等多個前沿方向。在恒星演化研究領(lǐng)域，熱亞矮星是檢驗和完善恒星演化理論的關(guān)鍵樣本。傳統(tǒng)恒星演化理論認(rèn)為，恒星從主序星階段開始，經(jīng)過一系列的演化過程，最終會根據(jù)其質(zhì)量大小演化為白矮星、中子星或黑洞。熱亞矮星獨特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化階段，對這一理論提出了新的挑戰(zhàn)和補(bǔ)充。熱亞矮星的中心是正在進(jìn)行氦燃燒的氦核，外部覆蓋著一層非常薄的氫包層，這種結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)恒星演化路徑中預(yù)期的結(jié)構(gòu)有所不同。通過對熱亞矮星的研究，科學(xué)家可以深入了解恒星在不同演化階段的物理過程，如物質(zhì)轉(zhuǎn)移、能量傳輸、元素合成等，從而進(jìn)一步完善恒星演化理論。熱亞矮星的形成機(jī)制研究，也有助于解釋恒星在雙星系統(tǒng)中復(fù)雜的相互作用對演化的影響，這對于理解恒星在不同環(huán)境下的演化具有重要意義。在星震學(xué)研究中，熱亞矮星的振蕩特性為探測恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動力學(xué)過程提供了獨特視角。星震學(xué)類似于地球地震學(xué)，通過研究恒星表面的振蕩來推斷其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物理狀態(tài)。熱亞矮星的振蕩周期、頻率等特征，與恒星內(nèi)部的密度分布、溫度梯度、化學(xué)成分等密切相關(guān)。通過對熱亞矮星振蕩特性的觀測和分析，天文學(xué)家可以構(gòu)建更準(zhǔn)確的恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型，了解恒星內(nèi)部的物質(zhì)運動和能量傳輸機(jī)制。對熱亞矮星的星震學(xué)研究，還可以幫助確定恒星的年齡、質(zhì)量等基本參數(shù)，為恒星演化研究提供更精確的數(shù)據(jù)支持。熱亞矮星在元素擴(kuò)散過程研究中也具有重要價值。由于熱亞矮星的特殊物理條件，元素擴(kuò)散現(xiàn)象在其中更為顯著。在熱亞矮星的內(nèi)部，不同元素在溫度、壓力等因素的作用下會發(fā)生擴(kuò)散和混合，這對恒星的演化和化學(xué)組成產(chǎn)生重要影響。通過對熱亞矮星的光譜分析，可以測量不同元素的豐度和分布情況，進(jìn)而研究元素擴(kuò)散的機(jī)制和規(guī)律。這對于理解恒星內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)、元素合成以及宇宙化學(xué)演化等問題具有重要意義。在星系演化研究方面，熱亞矮星扮演著至關(guān)重要的角色。橢圓星系和漩渦星系核球存在的“紫外超”現(xiàn)象，被認(rèn)為與熱亞矮星密切相關(guān)。熱亞矮星的高溫和高光度，使其在紫外波段發(fā)出強(qiáng)烈的輻射，這可能是導(dǎo)致星系“紫外超”現(xiàn)象的重要原因之一。研究熱亞矮星在這些星系中的分布和數(shù)量，有助于解釋星系的演化歷史和化學(xué)演化過程。熱亞矮星主導(dǎo)著球狀星團(tuán)水平分支形態(tài)，對研究球狀星團(tuán)的形成和演化提供關(guān)鍵線索。球狀星團(tuán)中的熱亞矮星形成和演化受到球狀星團(tuán)特殊環(huán)境的影響，通過研究熱亞矮星在球狀星團(tuán)中的特性，可以了解球狀星團(tuán)的形成時間、初始質(zhì)量函數(shù)、動力學(xué)演化等信息。熱亞矮星與銀河系結(jié)構(gòu)演化緊密相連，通過研究熱亞矮星在銀河系中的分布、運動學(xué)特征以及化學(xué)組成等，可以深入了解銀河系的形成和演化歷史。不同區(qū)域熱亞矮星的特性差異，能夠反映出銀河系不同演化階段的特征，為構(gòu)建銀河系演化模型提供重要依據(jù)。在雙星演化研究中，大部分熱亞矮星被發(fā)現(xiàn)于雙星系統(tǒng)中，這使得它們成為研究雙星演化最理想的實驗室之一。雙星系統(tǒng)中的熱亞矮星經(jīng)歷了復(fù)雜的相互作用過程，如物質(zhì)交換、公共包層演化等。這些過程不僅影響熱亞矮星的形成和演化，也對雙星系統(tǒng)的軌道參數(shù)、質(zhì)量分布等產(chǎn)生重要影響。通過對熱亞矮星雙星系統(tǒng)的研究，可以深入了解雙星演化理論，特別是雙星系統(tǒng)中恒星之間的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移機(jī)制。短周期熱亞矮星雙星系統(tǒng)還是國際引力波探測計劃激光干涉空間天線（LISA）可以探測的重要引力波源。雙星系統(tǒng)中的兩顆恒星在相互繞轉(zhuǎn)過程中會發(fā)射引力波，通過對熱亞矮星雙星系統(tǒng)引力波信號的探測和分析，可以驗證廣義相對論，研究引力波的性質(zhì)和傳播規(guī)律，還可以獲取雙星系統(tǒng)的質(zhì)量、軌道參數(shù)等信息，為雙星演化研究提供新的手段。熱亞矮星雙星系統(tǒng)還與Ia型超新星前身星有關(guān)，對其研究有助于理解超新星爆發(fā)機(jī)制，這對于研究宇宙學(xué)距離尺度、暗能量等問題具有重要意義。三、LAMOST巡天對熱亞矮星的探測與證認(rèn)3.1LAMOST巡天數(shù)據(jù)處理與分析方法LAMOST巡天產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，為熱亞矮星的探測與研究提供了豐富資源。然而，這些原始數(shù)據(jù)需經(jīng)過復(fù)雜且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶幚砹鞒蹋拍軓闹刑崛〕鲇袃r值的信息，用于熱亞矮星的識別和分析。LAMOST數(shù)據(jù)處理流程起始于原始觀測數(shù)據(jù)的獲取。LAMOST望遠(yuǎn)鏡采用獨特的主動光學(xué)技術(shù)和拼接鏡面技術(shù)，一次曝光可獲取4000個天體的光譜信息。這些原始光譜數(shù)據(jù)以二維圖像的形式記錄，包含了天體的輻射信息以及各種噪聲和干擾。在獲取原始數(shù)據(jù)后，首要步驟是進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，旨在去除數(shù)據(jù)中的噪聲和干擾，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)預(yù)處理包括偏置校正、平場校正和宇宙射線剔除等操作。偏置校正用于消除探測器自身的偏置信號，確保測量的準(zhǔn)確性；平場校正則是對探測器不同位置的響應(yīng)差異進(jìn)行校正，使圖像中各像素的靈敏度一致；宇宙射線剔除通過識別和去除由宇宙射線撞擊探測器產(chǎn)生的異常亮點，避免其對后續(xù)分析產(chǎn)生影響。在偏置校正中，通常會采集多組偏置圖像，取其平均值作為偏置校正模板，從原始圖像中減去該模板，從而消除偏置信號。經(jīng)過預(yù)處理的數(shù)據(jù)進(jìn)入光譜提取環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)旨在從二維圖像中提取出每顆恒星的一維光譜。這一過程需要精確識別和定位光纖在圖像中的位置，并對每個光纖對應(yīng)的光譜進(jìn)行提取和波長定標(biāo)。波長定標(biāo)是將圖像中的像素位置轉(zhuǎn)換為實際的波長值，為后續(xù)的光譜分析提供準(zhǔn)確的波長基準(zhǔn)。在波長定標(biāo)過程中，通常會使用已知波長的校準(zhǔn)光源，如汞燈、氖燈等，通過觀測校準(zhǔn)光源的光譜，建立像素位置與波長之間的映射關(guān)系。在完成光譜提取和波長定標(biāo)后，還需進(jìn)行流量定標(biāo)，即將光譜的強(qiáng)度值轉(zhuǎn)換為物理上的流量單位，以便進(jìn)行絕對星等的計算和不同天體之間的比較。流量定標(biāo)通常需要借助標(biāo)準(zhǔn)星的觀測數(shù)據(jù)，通過比較目標(biāo)天體與標(biāo)準(zhǔn)星的光譜強(qiáng)度，建立流量定標(biāo)模型，從而將目標(biāo)天體的光譜強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為流量。在LAMOST數(shù)據(jù)處理流程中，還涉及到星等計算。星等是衡量天體亮度的重要指標(biāo)，對于熱亞矮星的探測和研究具有關(guān)鍵作用。在LAMOST數(shù)據(jù)中，由于其自身沒有一致的測光數(shù)據(jù)，因此需要結(jié)合其他具有測光數(shù)據(jù)的巡天數(shù)據(jù)（如Gaia衛(wèi)星數(shù)據(jù)）來計算星等。通過將LAMOST的光譜數(shù)據(jù)與Gaia衛(wèi)星的視差和顏色信息相結(jié)合，可以利用顏色星等圖等方法，有效篩選熱亞矮星候選體。具體來說，先根據(jù)Gaia衛(wèi)星提供的視差數(shù)據(jù)計算出天體的距離，再結(jié)合顏色信息和光譜數(shù)據(jù)，通過一定的模型和算法計算出天體的星等。在計算星等時，還需要考慮星際消光的影響，通過對星際消光模型的選擇和參數(shù)調(diào)整，對星等進(jìn)行校正，以得到更準(zhǔn)確的天體亮度信息。LAMOST巡天數(shù)據(jù)處理與分析方法的每一個環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，它們相互關(guān)聯(lián)、相互影響，共同為熱亞矮星的探測與證認(rèn)提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過這些嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶幚砹鞒毯头治龇椒ǎ芯咳藛T能夠從海量的LAMOST數(shù)據(jù)中提取出熱亞矮星的關(guān)鍵信息，為深入研究熱亞矮星的性質(zhì)和演化提供有力支持。3.2熱亞矮星候選體的篩選與識別在LAMOST巡天數(shù)據(jù)處理與分析的基礎(chǔ)上，熱亞矮星候選體的篩選與識別是熱亞矮星研究的關(guān)鍵步驟。由于熱亞矮星在星系中的分布相對分散，且LAMOST數(shù)據(jù)自身無測光數(shù)據(jù)，這使得熱亞矮星候選體的篩選面臨挑戰(zhàn)。為解決這一問題，研究人員創(chuàng)新性地將LAMOST光譜數(shù)據(jù)與其他具有測光數(shù)據(jù)的巡天數(shù)據(jù)相結(jié)合，利用多種方法進(jìn)行熱亞矮星候選體的篩選與識別。顏色星等圖是篩選熱亞矮星候選體的重要工具之一。以Gaia衛(wèi)星數(shù)據(jù)為例，Gaia衛(wèi)星具有高精度的視差和顏色測量能力。研究人員通過將LAMOST的光譜數(shù)據(jù)與Gaia衛(wèi)星的視差和顏色信息相結(jié)合，繪制顏色星等圖。在顏色星等圖中，熱亞矮星通常分布在特定的區(qū)域，這是因為熱亞矮星的顏色和星等特征與其他恒星類型存在差異。熱亞矮星的高溫使其在顏色上表現(xiàn)為偏藍(lán)，而其較低的光度則對應(yīng)著較暗的星等。通過設(shè)定合理的顏色和星等范圍，可以在顏色星等圖上初步篩選出熱亞矮星候選體。國家天文臺的研究團(tuán)隊通過GaiaDR2中的視差和顏色繪制出顏色星等圖，在圖上找到了4500多個熱亞矮星的候選體，并把它們和LAMOSTDR5的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉，得到了700多條熱亞矮星候選體光譜。這種方法有效地利用了不同巡天數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，提高了熱亞矮星候選體的篩選效率。除了顏色星等圖，基于光譜特征的篩選方法也在熱亞矮星候選體識別中發(fā)揮著重要作用。熱亞矮星具有獨特的光譜特征，其光譜中通常包含較強(qiáng)的氦線和高電離度的重元素譜線。對于熱亞矮星O型星（sdO），其光譜中存在較強(qiáng)的氦線以及CⅣ、NⅤ等高電離度的重元素譜線；而熱亞矮星B型星（sdB）的光譜則主要以氦線和較弱的金屬線為主。研究人員通過對LAMOST光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識別出具有這些特征譜線的恒星，作為熱亞矮星候選體。在分析光譜數(shù)據(jù)時，還可以利用光譜分類算法，將未知恒星光譜與已知的熱亞矮星光譜模板進(jìn)行匹配，根據(jù)匹配程度來判斷是否為熱亞矮星候選體。這種基于光譜特征的篩選方法，能夠從光譜數(shù)據(jù)的本質(zhì)特征出發(fā)，更準(zhǔn)確地識別熱亞矮星候選體，減少誤判的可能性。近年來，隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，基于深度學(xué)習(xí)的方法在熱亞矮星候選體識別中展現(xiàn)出巨大潛力。深度學(xué)習(xí)算法能夠自動學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中的復(fù)雜特征，對于處理海量的天文數(shù)據(jù)具有獨特優(yōu)勢。中國科學(xué)院國家天文臺的研究人員提出了基于深度學(xué)習(xí)的熱亞矮星搜尋方法，使用一種新的機(jī)器學(xué)習(xí)算法HELM方法對熱亞矮星進(jìn)行分類。基于已有的熱亞矮星光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，結(jié)果顯示該方法對熱亞矮星單星的分類準(zhǔn)確率和召回率分別為0.92和0.96，對熱亞矮星雙星的準(zhǔn)確率和召回率分別是0.80和0.71。通過與其他方法的比較，證實該方法具有比其他方法更高的準(zhǔn)確率和效率，且該算法對計算資源要求較低，實驗運行時間較短。廣州大學(xué)等團(tuán)隊開展了基于深度學(xué)習(xí)方法的熱亞矮星搜尋研究，基于LAMOST發(fā)布的光譜數(shù)據(jù)，構(gòu)建深度學(xué)習(xí)模型，并將得到的模型應(yīng)用到LAMOST中熱亞矮星的識別和篩選中，得到了2393個候選體，通過交叉和人工證認(rèn)，有2092顆被證明是熱亞矮星，其中25顆是新發(fā)現(xiàn)的。這些研究表明，基于深度學(xué)習(xí)的方法能夠有效地從LAMOST海量數(shù)據(jù)中識別出熱亞矮星候選體，為熱亞矮星研究提供了新的技術(shù)手段。在熱亞矮星候選體的篩選與識別過程中，還需要考慮星際消光的影響。星際消光會使恒星的顏色變紅，星等變亮，從而影響熱亞矮星候選體在顏色星等圖中的位置。為了消除星際消光的影響，研究人員通常會采用星際消光模型，對恒星的顏色和星等進(jìn)行校正。常用的星際消光模型有Cardelli模型、Fitzpatrick模型等。通過選擇合適的星際消光模型，并根據(jù)恒星的位置和觀測數(shù)據(jù)確定模型參數(shù)，對恒星的顏色和星等進(jìn)行校正，能夠更準(zhǔn)確地篩選出熱亞矮星候選體。熱亞矮星候選體的篩選與識別是一個復(fù)雜而精細(xì)的過程，需要綜合運用多種方法和技術(shù)，充分發(fā)揮不同巡天數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，結(jié)合先進(jìn)的算法和模型，以提高篩選的效率和準(zhǔn)確率，為后續(xù)熱亞矮星的證認(rèn)和研究提供可靠的候選體樣本。3.3熱亞矮星的證認(rèn)與確認(rèn)在完成熱亞矮星候選體的篩選后，需要通過一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒▽ζ溥M(jìn)行證認(rèn)與確認(rèn)，以確定它們真正屬于熱亞矮星，并精確測定其基本參數(shù)，為后續(xù)研究提供堅實基礎(chǔ)。光譜分析是證認(rèn)熱亞矮星的核心方法之一。熱亞矮星具有獨特的光譜特征，這些特征是判斷其身份的關(guān)鍵依據(jù)。熱亞矮星O型星（sdO）的光譜中，氦線以及CⅣ、NⅤ等高電離度的重元素譜線較為突出；熱亞矮星B型星（sdB）的光譜則主要呈現(xiàn)氦線和較弱的金屬線。研究人員會對候選體的光譜進(jìn)行細(xì)致分析，與已知熱亞矮星的光譜模板進(jìn)行比對。在比對過程中，不僅關(guān)注特征譜線的有無，還會精確測量譜線的強(qiáng)度、寬度以及波長等參數(shù)。通過與光譜模板的匹配程度，判斷候選體是否為熱亞矮星，并初步確定其光譜類型。國家天文臺的研究團(tuán)隊在利用LAMOST光譜巡天數(shù)據(jù)證認(rèn)熱亞矮星時，就通過詳細(xì)的光譜分析，對候選體光譜中的特征譜線進(jìn)行擬合，精確測定了熱亞矮星的大氣參數(shù)，如有效溫度、表面重力等。這種基于光譜分析的證認(rèn)方法，能夠從光譜的本質(zhì)特征出發(fā)，準(zhǔn)確判斷熱亞矮星的身份，為熱亞矮星研究提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。運動學(xué)特征分析也是確認(rèn)熱亞矮星的重要手段。熱亞矮星在銀河系中的運動具有一定的特征，通過研究其運動學(xué)參數(shù)，可以進(jìn)一步驗證其身份，并了解其在銀河系中的演化歷史。研究人員通常會綜合LAMOST的視向速度數(shù)據(jù)、Gaia衛(wèi)星的視差和自行數(shù)據(jù)，計算熱亞矮星候選體的空間速度。在銀河系中，不同星族的恒星具有不同的運動特征。暈族恒星的運動速度較高，且軌道較為扁長；盤族恒星的運動速度相對較低，軌道較為扁平。熱亞矮星作為一類特殊的恒星，其運動學(xué)特征也具有一定的規(guī)律性。通過將熱亞矮星候選體的空間速度與不同星族恒星的運動特征進(jìn)行對比，可以確定其所屬星族，進(jìn)而驗證其是否為熱亞矮星。西華師范大學(xué)等團(tuán)隊在利用LAMOST和Gaia數(shù)據(jù)研究熱亞矮星時，就通過分析熱亞矮星的運動學(xué)特征，給出了熱亞矮星在銀河系暈、厚盤、薄盤中的星族分類，為熱亞矮星的證認(rèn)和起源研究提供了重要依據(jù)。在熱亞矮星的證認(rèn)過程中，還會結(jié)合多波段觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。不同波段的觀測數(shù)據(jù)能夠提供熱亞矮星不同方面的信息，通過多波段數(shù)據(jù)的綜合分析，可以更全面、準(zhǔn)確地了解熱亞矮星的物理性質(zhì)。在紫外波段，熱亞矮星的高溫使其輻射更為明顯，通過觀測紫外波段的輻射特征，可以進(jìn)一步驗證其高溫特性；在紅外波段，熱亞矮星周圍的星際物質(zhì)對紅外輻射的吸收和發(fā)射特征，能夠反映出其所處的星際環(huán)境。通過將不同波段的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，可以更準(zhǔn)確地判斷熱亞矮星候選體的身份，排除其他類型恒星的干擾。對于一些特殊的熱亞矮星，如熱亞矮星雙星系統(tǒng)，還需要采用特殊的證認(rèn)方法。熱亞矮星雙星系統(tǒng)的光譜通常呈現(xiàn)復(fù)合光譜特征，即包含熱亞矮星及其伴星的光譜信息。湘潭大學(xué)和國家天文臺的研究人員利用LAMOST光譜數(shù)據(jù)，結(jié)合歐空局Gaia測光和視差數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)和證認(rèn)了222顆熱亞矮星，其中131顆是復(fù)合光譜型熱亞矮星。對于這類復(fù)合光譜型熱亞矮星，研究人員需要采用光譜分解技術(shù)，將熱亞矮星和其伴星的光譜進(jìn)行分離，分別確定它們的物理參數(shù)。通過分析雙星系統(tǒng)的光變曲線、徑向速度變化等信息，也可以進(jìn)一步確認(rèn)雙星的性質(zhì)和軌道參數(shù)。熱亞矮星的證認(rèn)與確認(rèn)是一個復(fù)雜而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程，需要綜合運用光譜分析、運動學(xué)特征分析、多波段觀測數(shù)據(jù)綜合分析等多種方法，對熱亞矮星候選體進(jìn)行全面、深入的研究，以確保所確認(rèn)的熱亞矮星具有高度的可靠性，為后續(xù)熱亞矮星的物理性質(zhì)研究和起源探索奠定堅實的基礎(chǔ)。四、LAMOST巡天揭示的熱亞矮星性質(zhì)4.1熱亞矮星的大氣參數(shù)與物理性質(zhì)利用LAMOST光譜數(shù)據(jù)，能夠深入分析熱亞矮星的大氣參數(shù)，進(jìn)而全面了解其物理性質(zhì)，這對于揭示熱亞矮星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化狀態(tài)具有重要意義。有效溫度是熱亞矮星的關(guān)鍵大氣參數(shù)之一，它反映了熱亞矮星表面的熱輻射強(qiáng)度。通過對LAMOST光譜中熱亞矮星的特征譜線進(jìn)行分析，如氦線、高電離度重元素譜線等，可以精確測定其有效溫度。熱亞矮星O型星（sdO）的有效溫度通常在30000K以上，熱亞矮星B型星（sdB）的有效溫度一般在20000K-30000K之間。有效溫度的準(zhǔn)確測定，為研究熱亞矮星的能量產(chǎn)生機(jī)制和輻射過程提供了重要依據(jù)。熱亞矮星的高溫使其內(nèi)部核聚變反應(yīng)更為劇烈，能量產(chǎn)生效率更高，這與普通恒星的能量產(chǎn)生機(jī)制存在顯著差異。表面重力也是熱亞矮星的重要大氣參數(shù)，它與熱亞矮星的質(zhì)量和半徑密切相關(guān)。通過分析LAMOST光譜中譜線的壓力展寬效應(yīng)，可以估算熱亞矮星的表面重力。熱亞矮星的表面重力通常比主序星高，這是由于其質(zhì)量相對較小，而半徑也較小，導(dǎo)致表面重力較大。表面重力的大小影響著熱亞矮星內(nèi)部物質(zhì)的分布和運動，對恒星的結(jié)構(gòu)和演化具有重要影響。在高表面重力環(huán)境下，熱亞矮星內(nèi)部物質(zhì)的密度和壓力分布更為復(fù)雜，物質(zhì)的對流和擴(kuò)散過程也會受到影響。化學(xué)組成是熱亞矮星物理性質(zhì)的重要體現(xiàn)，它反映了熱亞矮星的演化歷史和形成環(huán)境。LAMOST光譜數(shù)據(jù)能夠提供熱亞矮星中多種元素的豐度信息，通過對這些元素豐度的分析，可以研究熱亞矮星的化學(xué)組成特征。研究發(fā)現(xiàn)，熱亞矮星的氦豐度通常較高，這與它們的形成機(jī)制密切相關(guān)。在雙星演化理論中，熱亞矮星的形成往往伴隨著物質(zhì)轉(zhuǎn)移和包層拋射過程，這些過程可能導(dǎo)致氦元素在熱亞矮星表面富集。熱亞矮星中一些重元素的豐度也與普通恒星存在差異，這可能反映了熱亞矮星在演化過程中經(jīng)歷的特殊物理過程。某些熱亞矮星中碳、氮、氧等元素的豐度異常，可能與恒星內(nèi)部的核反應(yīng)過程、物質(zhì)交換以及元素擴(kuò)散等因素有關(guān)。通過對LAMOST光譜數(shù)據(jù)的深入分析，還可以研究熱亞矮星的大氣結(jié)構(gòu)和動力學(xué)過程。熱亞矮星的大氣結(jié)構(gòu)包括溫度、密度、壓力等物理量的分布，這些分布與熱亞矮星的能量傳輸和物質(zhì)循環(huán)密切相關(guān)。通過分析光譜中譜線的形成機(jī)制和展寬效應(yīng)，可以推斷熱亞矮星大氣中的溫度梯度、密度分布以及物質(zhì)的運動速度等信息。熱亞矮星大氣中的動力學(xué)過程，如對流、輻射、物質(zhì)拋射等，也會在光譜中留下痕跡，通過對光譜的分析可以研究這些動力學(xué)過程的特征和規(guī)律。熱亞矮星大氣中的對流過程會導(dǎo)致物質(zhì)的混合和能量的傳輸，這對熱亞矮星的演化和化學(xué)組成具有重要影響。通過分析光譜中某些元素譜線的不對稱性，可以推斷熱亞矮星大氣中是否存在對流運動以及對流的強(qiáng)度和方向。利用LAMOST光譜數(shù)據(jù)對熱亞矮星的大氣參數(shù)與物理性質(zhì)進(jìn)行研究，為深入了解熱亞矮星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、演化狀態(tài)以及形成機(jī)制提供了豐富的信息，有助于推動熱亞矮星研究領(lǐng)域的發(fā)展。4.2熱亞矮星的運動學(xué)特征與空間分布熱亞矮星的運動學(xué)特征和空間分布，蘊含著它們在銀河系中的形成和演化信息，通過結(jié)合LAMOST視向速度和其他觀測數(shù)據(jù)，能夠深入探究這些特征，揭示熱亞矮星在銀河系中的分布規(guī)律和演化歷史。視向速度是研究熱亞矮星運動學(xué)的關(guān)鍵參數(shù)之一，LAMOST憑借其強(qiáng)大的光譜觀測能力，能夠精確測量熱亞矮星的視向速度。通過對大量熱亞矮星視向速度的分析，研究人員發(fā)現(xiàn)熱亞矮星的視向速度分布呈現(xiàn)出一定的特征。部分熱亞矮星的視向速度較高，這可能與它們的形成機(jī)制和演化歷史有關(guān)。在雙星演化過程中，熱亞矮星可能受到伴星的引力作用，導(dǎo)致其運動狀態(tài)發(fā)生改變，從而具有較高的視向速度。熱亞矮星的視向速度分布還與銀河系的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)密切相關(guān)。在銀河系的不同區(qū)域，熱亞矮星的視向速度可能存在差異，這反映了銀河系不同區(qū)域的引力場和物質(zhì)分布情況。在銀河系暈中，熱亞矮星的視向速度通常比在銀盤區(qū)域更高，這可能是由于銀河系暈中的引力場更為復(fù)雜，熱亞矮星受到的引力作用更為強(qiáng)烈。結(jié)合Gaia衛(wèi)星的視差和自行數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步計算熱亞矮星的空間速度。空間速度包括切向速度和視向速度，它能夠全面描述熱亞矮星在銀河系中的運動狀態(tài)。通過對熱亞矮星空間速度的研究，發(fā)現(xiàn)不同類型的熱亞矮星具有不同的運動特征。西華師范大學(xué)等團(tuán)隊在利用LAMOST和Gaia數(shù)據(jù)研究熱亞矮星時，通過分析熱亞矮星的運動學(xué)特征，給出了熱亞矮星在銀河系暈、厚盤、薄盤中的星族分類。暈族熱亞矮星的空間速度較高，且軌道較為扁長，這表明它們可能起源于銀河系早期的吸積過程，受到銀河系并合事件的影響較大；盤族熱亞矮星的空間速度相對較低，軌道較為扁平，它們的形成和演化與銀河系盤的形成和演化密切相關(guān)。熱亞矮星的空間速度分布還與它們的化學(xué)組成有關(guān)。不同化學(xué)組成的熱亞矮星可能具有不同的運動學(xué)特征，這反映了它們在銀河系中的形成環(huán)境和演化歷史的差異。一些富氦熱亞矮星的空間速度可能與普通熱亞矮星不同，這可能是由于它們的形成機(jī)制特殊，或者受到了特殊的演化過程影響。熱亞矮星的空間分布也是研究的重點之一。通過對LAMOST巡天數(shù)據(jù)中熱亞矮星的位置信息進(jìn)行分析，繪制出熱亞矮星在銀河系中的空間分布圖。研究發(fā)現(xiàn)，熱亞矮星在銀河系中的分布并非均勻，而是呈現(xiàn)出一定的聚集和分布規(guī)律。在銀河系的銀盤區(qū)域，熱亞矮星的數(shù)量相對較多，這可能是因為銀盤區(qū)域的恒星形成活動較為活躍，為熱亞矮星的形成提供了更多的物質(zhì)基礎(chǔ)。熱亞矮星在銀盤內(nèi)的分布也存在一定的梯度，從銀心到銀盤邊緣，熱亞矮星的數(shù)量逐漸減少。在銀河系暈中，雖然熱亞矮星的數(shù)量相對較少，但它們的分布對于研究銀河系的形成和演化具有重要意義。暈族熱亞矮星的分布可能反映了銀河系早期的吸積過程和并合事件，通過研究它們的分布特征，可以了解銀河系的早期演化歷史。熱亞矮星在球狀星團(tuán)中的分布也具有獨特的特征。球狀星團(tuán)中的熱亞矮星主導(dǎo)著水平分支形態(tài)，它們的分布和數(shù)量與球狀星團(tuán)的形成時間、初始質(zhì)量函數(shù)等因素密切相關(guān)。通過研究球狀星團(tuán)中熱亞矮星的分布，可以深入了解球狀星團(tuán)的形成和演化過程。熱亞矮星的運動學(xué)特征和空間分布與它們的形成機(jī)制密切相關(guān)。不同的形成機(jī)制可能導(dǎo)致熱亞矮星具有不同的運動學(xué)特征和空間分布。在雙星演化理論中，熱亞矮星的形成與雙星系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移和包層拋射過程有關(guān)，這可能導(dǎo)致熱亞矮星的運動狀態(tài)和空間分布受到雙星系統(tǒng)的影響。而在公共包層拋射理論中，熱亞矮星的形成與公共包層的拋射過程有關(guān)，這可能導(dǎo)致熱亞矮星的軌道參數(shù)和空間分布發(fā)生改變。通過研究熱亞矮星的運動學(xué)特征和空間分布，可以為熱亞矮星的形成機(jī)制研究提供重要的觀測依據(jù)。結(jié)合LAMOST視向速度和其他觀測數(shù)據(jù)對熱亞矮星的運動學(xué)特征與空間分布進(jìn)行研究，為深入了解熱亞矮星在銀河系中的形成和演化提供了關(guān)鍵線索，有助于進(jìn)一步完善熱亞矮星的形成理論，推動熱亞矮星研究領(lǐng)域的發(fā)展。4.3熱亞矮星雙星系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)與研究在熱亞矮星的研究領(lǐng)域中，熱亞矮星雙星系統(tǒng)因其獨特的物理性質(zhì)和復(fù)雜的演化過程，成為備受關(guān)注的研究對象。LAMOST巡天憑借其強(qiáng)大的光譜獲取能力，在熱亞矮星雙星系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)與研究方面取得了豐碩成果，為深入理解雙星演化和熱亞矮星的形成機(jī)制提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)和新的視角。湘潭大學(xué)和國家天文臺的科研人員利用LAMOST光譜數(shù)據(jù)，結(jié)合歐空局Gaia測光和視差數(shù)據(jù)，在熱亞矮星雙星系統(tǒng)的研究上取得重要突破。他們發(fā)現(xiàn)和證認(rèn)了222顆熱亞矮星，其中131顆是復(fù)合光譜型熱亞矮星。復(fù)合光譜型熱亞矮星的光譜中含有兩個天體的成分，是熱亞矮星雙星的可靠候選體。通過對這些復(fù)合光譜型熱亞矮星的研究，科研人員能夠更深入地了解雙星系統(tǒng)中熱亞矮星與伴星之間的相互作用和演化過程。研究人員還在131顆復(fù)合光譜型熱亞矮星中發(fā)現(xiàn)了2個寬距熱亞矮星雙星系統(tǒng)，它們的周期都達(dá)到800多天。而其中一個雙星系統(tǒng)（sdB_b1）的偏心率達(dá)到了0.5，是目前已知偏心率最大的寬距熱亞矮星雙星，遠(yuǎn)超理論模型的預(yù)測值。這一發(fā)現(xiàn)對熱亞矮星的形成模型提出了新的挑戰(zhàn)，促使天文學(xué)家重新審視和完善現(xiàn)有的熱亞矮星形成理論。在熱亞矮星雙星系統(tǒng)的研究中，精確測定軌道參數(shù)是深入了解雙星演化的關(guān)鍵。軌道參數(shù)包括軌道周期、偏心率、半長軸等，這些參數(shù)反映了雙星系統(tǒng)的動力學(xué)特征和演化狀態(tài)。通過對LAMOST光譜數(shù)據(jù)中雙星系統(tǒng)的光譜特征進(jìn)行分析，結(jié)合多波段觀測數(shù)據(jù)，可以精確測定熱亞矮星雙星系統(tǒng)的軌道參數(shù)。光譜中的多普勒效應(yīng)會導(dǎo)致譜線的位移，通過測量譜線位移的變化，可以計算出雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的視向速度變化，進(jìn)而確定雙星的軌道周期和偏心率。利用LAMOST光譜數(shù)據(jù)，還可以通過分析雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的光譜特征，確定它們的質(zhì)量比和半徑比，從而進(jìn)一步推算出雙星系統(tǒng)的半長軸等軌道參數(shù)。這些精確測定的軌道參數(shù)，為研究熱亞矮星雙星系統(tǒng)的演化提供了重要依據(jù)。通過比較不同軌道參數(shù)的熱亞矮星雙星系統(tǒng)的演化狀態(tài)，可以揭示軌道參數(shù)對雙星演化的影響規(guī)律。短周期熱亞矮星雙星系統(tǒng)中，兩顆恒星之間的相互作用更為頻繁，物質(zhì)交換和能量轉(zhuǎn)移過程更為劇烈，這可能導(dǎo)致雙星系統(tǒng)的演化速度加快。而長周期熱亞矮星雙星系統(tǒng)中，兩顆恒星之間的相互作用相對較弱，雙星系統(tǒng)的演化過程可能更為緩慢。熱亞矮星雙星系統(tǒng)的演化狀態(tài)與雙星系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移、公共包層演化等過程密切相關(guān)。在雙星系統(tǒng)中，當(dāng)一顆恒星演化成為紅巨星時，其外層物質(zhì)可能會通過洛希瓣溢流等方式轉(zhuǎn)移到伴星上，形成物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程。物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程會改變雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響雙星系統(tǒng)的演化。公共包層演化也是雙星系統(tǒng)演化中的重要過程。當(dāng)雙星系統(tǒng)中的一顆恒星膨脹成為紅巨星時，其外層物質(zhì)可能會包裹住兩顆恒星，形成公共包層。在公共包層中，兩顆恒星之間的相互作用會導(dǎo)致公共包層的能量耗散，最終公共包層被拋射出去，留下一顆熱亞矮星和其伴星。公共包層演化過程會使雙星系統(tǒng)的軌道收縮，軌道周期變短。通過對LAMOST光譜數(shù)據(jù)中熱亞矮星雙星系統(tǒng)的光譜特征和軌道參數(shù)進(jìn)行分析，可以研究雙星系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移和公共包層演化等過程，揭示熱亞矮星雙星系統(tǒng)的演化機(jī)制。光譜中某些元素譜線的變化可能反映了雙星系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程，通過分析這些譜線的變化，可以了解物質(zhì)轉(zhuǎn)移的速率和方向。雙星系統(tǒng)軌道參數(shù)的變化也可以反映公共包層演化等過程，通過監(jiān)測軌道參數(shù)的變化，可以研究公共包層演化的時間尺度和物理機(jī)制。熱亞矮星雙星系統(tǒng)還與引力波探測密切相關(guān)。短周期熱亞矮星雙星系統(tǒng)是國際引力波探測計劃激光干涉空間天線（LISA）可以探測的重要引力波源。雙星系統(tǒng)中的兩顆恒星在相互繞轉(zhuǎn)過程中會發(fā)射引力波，引力波的強(qiáng)度和頻率與雙星系統(tǒng)的質(zhì)量、軌道參數(shù)等密切相關(guān)。通過對熱亞矮星雙星系統(tǒng)的研究，可以預(yù)測它們發(fā)射的引力波信號特征，為引力波探測提供目標(biāo)源。研究熱亞矮星雙星系統(tǒng)的演化過程，還可以了解引力波信號隨時間的變化規(guī)律，為引力波探測和數(shù)據(jù)分析提供理論支持。LAMOST巡天在熱亞矮星雙星系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)與研究方面取得了顯著成果，通過對熱亞矮星雙星系統(tǒng)的軌道參數(shù)測定和演化狀態(tài)分析，為深入理解雙星演化和熱亞矮星的形成機(jī)制提供了重要依據(jù)。熱亞矮星雙星系統(tǒng)作為引力波源的研究，也為引力波天文學(xué)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。未來，隨著LAMOST巡天數(shù)據(jù)的不斷積累和研究技術(shù)的不斷進(jìn)步，有望在熱亞矮星雙星系統(tǒng)的研究中取得更多突破性成果。五、LAMOST巡天對熱亞矮星起源的探索5.1熱亞矮星在不同星族中的分布特征熱亞矮星在銀河系不同星族中的分布特征，為研究其起源和演化提供了重要線索。通過對LAMOST巡天數(shù)據(jù)的深入分析，結(jié)合Gaia衛(wèi)星的視差和自行數(shù)據(jù)，研究人員得以揭示熱亞矮星在銀河系暈、薄盤、厚盤等不同星族中的分布規(guī)律。在銀河系暈中，熱亞矮星的分布相對稀疏，但它們的存在對于研究銀河系的早期演化具有重要意義。西華師范大學(xué)等團(tuán)隊利用LAMOST和Gaia數(shù)據(jù)對銀河系熱亞矮星進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)暈族熱亞矮星的空間速度較高，軌道較為扁長。這表明它們可能起源于銀河系早期的吸積過程，受到銀河系并合事件的影響較大。在銀河系的形成早期，可能通過吸積周圍的矮星系或星際物質(zhì)形成暈族恒星，熱亞矮星作為其中的一部分，保留了早期形成的特征。暈族熱亞矮星的化學(xué)組成也與其他星族有所不同，它們的金屬豐度通常較低，這反映了銀河系早期物質(zhì)的化學(xué)特征。通過研究暈族熱亞矮星的分布和化學(xué)組成，可以了解銀河系早期的恒星形成環(huán)境和演化歷史。薄盤是銀河系中恒星形成活動較為活躍的區(qū)域，熱亞矮星在薄盤中的分布相對較多。薄盤熱亞矮星的運動學(xué)特征與暈族熱亞矮星明顯不同，它們的空間速度相對較低，軌道較為扁平。這與薄盤恒星的整體運動特征相符，表明薄盤熱亞矮星的形成和演化與薄盤的形成和演化密切相關(guān)。在薄盤的形成過程中，物質(zhì)逐漸聚集形成恒星，熱亞矮星可能在這個過程中通過雙星演化等機(jī)制形成。薄盤熱亞矮星的化學(xué)組成也反映了薄盤的演化特征，它們的金屬豐度相對較高，且隨著與銀心距離的增加，金屬豐度呈現(xiàn)出一定的梯度變化。通過研究薄盤熱亞矮星的分布和化學(xué)組成，可以深入了解薄盤的形成和演化過程，以及雙星演化在其中所起的作用。厚盤位于薄盤和暈之間，熱亞矮星在厚盤中的分布特征也具有獨特之處。厚盤熱亞矮星的運動學(xué)特征介于暈族和薄盤熱亞矮星之間，它們的空間速度和軌道偏心率相對適中。這表明厚盤熱亞矮星的形成可能受到了多種因素的影響，既有早期吸積過程的影響，也有與薄盤相互作用的影響。在銀河系的演化過程中，厚盤可能是通過多次吸積事件和盤-暈相互作用逐漸形成的，熱亞矮星在這個過程中形成并保留了相應(yīng)的特征。厚盤熱亞矮星的化學(xué)組成也呈現(xiàn)出過渡性的特點，其金屬豐度介于暈族和薄盤熱亞矮星之間。通過研究厚盤熱亞矮星的分布和化學(xué)組成，可以進(jìn)一步了解銀河系不同星族之間的相互關(guān)系和演化歷史。熱亞矮星在球狀星團(tuán)中的分布也備受關(guān)注。球狀星團(tuán)是由大量恒星組成的致密星團(tuán)，其形成和演化受到特殊的環(huán)境因素影響。在球狀星團(tuán)中，熱亞矮星主導(dǎo)著水平分支形態(tài)，它們的分布和數(shù)量與球狀星團(tuán)的形成時間、初始質(zhì)量函數(shù)等因素密切相關(guān)。西華師范大學(xué)羅楊平研究員團(tuán)隊利用LAMOST和Gaia數(shù)據(jù)對銀河系1587顆熱亞矮星進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)極端富氦熱亞矮星（eHe-1）在球狀星團(tuán)中幾乎無法形成，在球狀星團(tuán)ωCen中發(fā)現(xiàn)的富氦熱亞矮星主要出現(xiàn)在薄盤上，球狀星團(tuán)環(huán)境對銀暈中的氦弱熱亞矮星的形成幾乎沒有影響。這表明球狀星團(tuán)中的熱亞矮星形成機(jī)制與銀河系其他區(qū)域存在差異，可能受到球狀星團(tuán)內(nèi)部高密度環(huán)境和恒星相互作用的影響。通過研究球狀星團(tuán)中熱亞矮星的分布和特性，可以深入了解球狀星團(tuán)的形成和演化過程，以及環(huán)境因素對熱亞矮星形成的影響。熱亞矮星在不同星族中的分布特征與它們的形成機(jī)制密切相關(guān)。不同的形成機(jī)制可能導(dǎo)致熱亞矮星在不同星族中具有不同的分布和運動學(xué)特征。在雙星演化理論中，熱亞矮星的形成與雙星系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移和包層拋射過程有關(guān)，這可能導(dǎo)致熱亞矮星在不同星族中的分布受到雙星系統(tǒng)的影響。而在公共包層拋射理論中，熱亞矮星的形成與公共包層的拋射過程有關(guān)，這可能導(dǎo)致熱亞矮星的軌道參數(shù)和空間分布發(fā)生改變。通過研究熱亞矮星在不同星族中的分布特征，可以為熱亞矮星的形成機(jī)制研究提供重要的觀測依據(jù)。熱亞矮星在不同星族中的分布特征是研究其起源和演化的關(guān)鍵信息。通過對LAMOST巡天數(shù)據(jù)和其他觀測數(shù)據(jù)的綜合分析，研究人員能夠深入了解熱亞矮星在銀河系不同區(qū)域的分布規(guī)律，揭示其形成和演化與銀河系結(jié)構(gòu)和演化的密切關(guān)系，為解決熱亞矮星起源這一長期困擾天文學(xué)家的難題提供重要線索。5.2不同環(huán)境下熱亞矮星的起源機(jī)制探討熱亞矮星在不同環(huán)境下的起源機(jī)制是當(dāng)前天文學(xué)研究的重要課題，結(jié)合其分布特征和現(xiàn)有的形成理論，可以對不同環(huán)境下熱亞矮星的起源進(jìn)行深入探討。在銀河系暈中，熱亞矮星的形成可能與銀河系早期的吸積過程密切相關(guān)。暈族熱亞矮星具有較高的空間速度和扁長的軌道，這表明它們可能是在銀河系并合矮星系或星際物質(zhì)的過程中形成的。在早期的吸積事件中，物質(zhì)相互碰撞和融合，形成了暈族恒星，其中部分恒星通過特殊的演化過程形成了熱亞矮星。雙星演化理論中的公共包層拋射機(jī)制可能在暈族熱亞矮星的形成中發(fā)揮作用。在吸積過程中形成的雙星系統(tǒng)，當(dāng)其中一顆恒星演化成為紅巨星時，可能會發(fā)生公共包層拋射現(xiàn)象。由于暈族恒星形成的環(huán)境相對較為復(fù)雜，物質(zhì)密度較低，公共包層拋射過程可能受到不同程度的影響。在低密度環(huán)境下，公共包層的拋射效率可能較低，導(dǎo)致雙星系統(tǒng)的演化過程相對較慢。但一旦公共包層成功拋射，就可能形成熱亞矮星。暈族熱亞矮星的化學(xué)組成也支持這一形成機(jī)制。它們的金屬豐度通常較低，反映了銀河系早期物質(zhì)的化學(xué)特征。在早期的吸積過程中，物質(zhì)的化學(xué)組成相對較為原始，隨著銀河系的演化，物質(zhì)逐漸混合和富集，金屬豐度逐漸增加。暈族熱亞矮星較低的金屬豐度表明它們形成于銀河系演化的早期階段。薄盤是銀河系中恒星形成活動較為活躍的區(qū)域，熱亞矮星在薄盤中的形成可能與雙星演化和恒星形成過程緊密相連。在薄盤的形成過程中，物質(zhì)逐漸聚集形成恒星，許多恒星以雙星系統(tǒng)的形式誕生。雙星演化理論中的穩(wěn)定洛希瓣物質(zhì)交流機(jī)制，可能是薄盤熱亞矮星形成的重要途徑。在雙星系統(tǒng)中，當(dāng)一顆恒星演化成為紅巨星時，其物質(zhì)會通過洛希瓣溢流的方式逐漸轉(zhuǎn)移到伴星上。隨著物質(zhì)轉(zhuǎn)移的進(jìn)行，紅巨星的包層逐漸被剝離，最終形成熱亞矮星。由于薄盤區(qū)域的物質(zhì)密度相對較高，恒星之間的相互作用更為頻繁，這可能促進(jìn)了雙星系統(tǒng)的形成和演化。在高密度環(huán)境下，雙星系統(tǒng)更容易發(fā)生相互作用，導(dǎo)致物質(zhì)轉(zhuǎn)移和包層拋射過程更為高效。薄盤熱亞矮星的化學(xué)組成也與它們的形成機(jī)制相關(guān)。它們的金屬豐度相對較高，且隨著與銀心距離的增加，金屬豐度呈現(xiàn)出一定的梯度變化。這反映了薄盤在形成和演化過程中，物質(zhì)的混合和富集情況。在薄盤的形成過程中，物質(zhì)逐漸聚集，金屬元素也逐漸富集，使得薄盤熱亞矮星具有較高的金屬豐度。而金屬豐度的梯度變化則表明，薄盤不同區(qū)域的恒星形成和演化過程存在差異。厚盤位于薄盤和暈之間，熱亞矮星在厚盤中的形成可能受到多種因素的綜合影響。厚盤熱亞矮星的運動學(xué)特征介于暈族和薄盤熱亞矮星之間，這表明它們的形成既受到早期吸積過程的影響，也與薄盤的相互作用有關(guān)。在銀河系的演化過程中，厚盤可能是通過多次吸積事件和盤-暈相互作用逐漸形成的。在這個過程中，熱亞矮星的形成機(jī)制可能較為復(fù)雜，涉及到雙星演化、公共包層拋射以及恒星之間的相互作用等多種過程。在早期吸積過程中形成的雙星系統(tǒng)，可能在盤-暈相互作用中經(jīng)歷進(jìn)一步的演化，導(dǎo)致熱亞矮星的形成。公共包層拋射和穩(wěn)定洛希瓣物質(zhì)交流機(jī)制都可能在厚盤熱亞矮星的形成中發(fā)揮作用。由于厚盤區(qū)域的物質(zhì)密度和運動學(xué)特征介于暈族和薄盤之間，雙星系統(tǒng)的演化過程也會受到相應(yīng)的影響。在這種環(huán)境下，公共包層拋射和物質(zhì)交流的效率可能處于暈族和薄盤之間，導(dǎo)致熱亞矮星的形成具有獨特的特征。厚盤熱亞矮星的化學(xué)組成也呈現(xiàn)出過渡性的特點，其金屬豐度介于暈族和薄盤熱亞矮星之間。這進(jìn)一步支持了厚盤熱亞矮星形成受到多種因素綜合影響的觀點。球狀星團(tuán)中的熱亞矮星形成機(jī)制與銀河系其他區(qū)域存在顯著差異。球狀星團(tuán)是由大量恒星組成的致密星團(tuán)，其內(nèi)部環(huán)境具有高密度、高恒星相互作用率等特點。西華師范大學(xué)羅楊平研究員團(tuán)隊利用LAMOST和Gaia數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，極端富氦熱亞矮星（eHe-1）在球狀星團(tuán)中幾乎無法形成，在球狀星團(tuán)ωCen中發(fā)現(xiàn)的富氦熱亞矮星主要出現(xiàn)在薄盤上，球狀星團(tuán)環(huán)境對銀暈中的氦弱熱亞矮星的形成幾乎沒有影響。這表明球狀星團(tuán)中的熱亞矮星形成可能受到其特殊環(huán)境的制約。在球狀星團(tuán)中，恒星之間的相互作用頻繁，可能導(dǎo)致雙星系統(tǒng)的演化過程與銀河系其他區(qū)域不同。由于球狀星團(tuán)中的恒星密度較高，雙星系統(tǒng)更容易受到其他恒星的引力干擾，公共包層拋射和物質(zhì)交流過程可能受到抑制。球狀星團(tuán)中的熱亞矮星可能主要通過其他特殊機(jī)制形成，如恒星之間的碰撞、多星系統(tǒng)的演化等。在球狀星團(tuán)中，恒星之間的碰撞概率較高，這種碰撞可能導(dǎo)致恒星物質(zhì)的重新組合和演化，從而形成熱亞矮星。多星系統(tǒng)在球狀星團(tuán)中也較為常見，多星系統(tǒng)的復(fù)雜相互作用可能導(dǎo)致熱亞矮星的形成。不同環(huán)境下熱亞矮星的起源機(jī)制受到多種因素的影響，包括銀河系的演化歷史、恒星形成環(huán)境、雙星演化過程以及恒星之間的相互作用等。通過對LAMOST巡天數(shù)據(jù)和其他觀測數(shù)據(jù)的綜合分析，結(jié)合現(xiàn)有的熱亞矮星形成理論，可以更深入地理解熱亞矮星在不同環(huán)境下的起源機(jī)制，為解決熱亞矮星起源這一長期困擾天文學(xué)家的難題提供重要線索。未來，隨著觀測技術(shù)的不斷進(jìn)步和理論研究的深入發(fā)展，有望進(jìn)一步揭示熱亞矮星起源的奧秘。5.3LAMOST巡天對熱亞矮星起源理論的驗證與完善LAMOST巡天所獲取的大量熱亞矮星數(shù)據(jù)，為驗證和完善熱亞矮星起源理論提供了關(guān)鍵依據(jù)。通過將觀測結(jié)果與現(xiàn)有的雙星演化理論、公共包層拋射理論等進(jìn)行細(xì)致對比，研究人員得以深入檢驗這些理論的正確性，并針對觀測與理論的差異，對現(xiàn)有理論進(jìn)行修正和完善。在雙星演化理論方面，LAMOST巡天發(fā)現(xiàn)的熱亞矮星雙星系統(tǒng)為該理論提供了有力支持。許多熱亞矮星雙星系統(tǒng)中存在物質(zhì)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，這與雙星演化理論中熱亞矮星通過雙星系統(tǒng)中物質(zhì)轉(zhuǎn)移和包層拋射形成的觀點相符。研究人員通過對LAMOST光譜數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)一些熱亞矮星雙星系統(tǒng)中，伴星的物質(zhì)正逐漸轉(zhuǎn)移到熱亞矮星上，導(dǎo)致熱亞矮星的質(zhì)量和化學(xué)組成發(fā)生變化。這種物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程與雙星演化理論中的預(yù)測一致，進(jìn)一步驗證了該理論的合理性。通過對熱亞矮星雙星系統(tǒng)中物質(zhì)轉(zhuǎn)移速率的測量，研究人員發(fā)現(xiàn)不同雙星系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移速率存在差異。一些雙星系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移速率較快，而另一些則較慢。這表明雙星系統(tǒng)的演化過程受到多種因素的影響，如雙星系統(tǒng)的初始質(zhì)量比、軌道參數(shù)、恒星的演化階段等。這些觀測結(jié)果促使研究人員對雙星演化理論中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移模型進(jìn)行進(jìn)一步完善，考慮更多的物理因素，以更準(zhǔn)確地描述雙星系統(tǒng)的演化過程。公共包層拋射理論也在LAMOST巡天數(shù)據(jù)中得到了一定的驗證。LAMOST發(fā)現(xiàn)的一些熱亞矮星雙星系統(tǒng)具有較短的軌道周期，這與公共包層拋射理論中公共包層拋射會導(dǎo)致雙星系統(tǒng)軌道收縮的預(yù)測相符。在一些熱亞矮星雙星系統(tǒng)中，研究人員通過分析光譜數(shù)據(jù)和軌道參數(shù)，發(fā)現(xiàn)雙星系統(tǒng)在過去經(jīng)歷過公共包層拋射過程，使得軌道周期縮短。這為公共包層拋射理論提供了直接的觀測證據(jù)。但LAMOST巡天也發(fā)現(xiàn)，公共包層拋射理論在解釋一些熱亞矮星雙星系統(tǒng)的觀測現(xiàn)象時存在困難。一些熱亞矮星雙星系統(tǒng)的偏心率較高，超出了公共包層拋射理論的預(yù)測范圍。湘潭大學(xué)和國家天文臺科研人員發(fā)現(xiàn)的寬距熱亞矮星雙星系統(tǒng)（sdB_b1），其偏心率達(dá)到了0.5，遠(yuǎn)超理論模型的預(yù)測值。這表明公共包層拋射過程可能存在一些尚未被完全理解的物理機(jī)制，或者在不同的雙星系統(tǒng)中，公共包層拋射的效率和方式存在差異。為了解決這些問題，研究人員需要進(jìn)一步深入研究公共包層拋射的物理過程，考慮更多的物理因素，如雙星系統(tǒng)的初始條件、公共包層的物質(zhì)分布、恒星之間的潮汐相互作用等，對公共包層拋射理論進(jìn)行完善。除了對傳統(tǒng)理論的驗證，LAMOST巡天數(shù)據(jù)還為熱亞矮星起源理論的發(fā)展提供了新的線索。通過對熱亞矮星在銀河系不同星族中的分布特征和化學(xué)組成的研究，發(fā)現(xiàn)熱亞矮星的形成可能受到銀河系演化歷史和環(huán)境因素的影響。在銀河系暈中，熱亞矮星的金屬豐度較低，這表明它們可能形成于銀河系早期，受到早期吸積過程和并合事件的影響。而在薄盤和厚盤中，熱亞矮星的金屬豐度相對較高，且分布特征與盤的形成和演化密切相關(guān)。這些觀測結(jié)果促使研究人員在熱亞矮星起源理論中考慮銀河系演化的因素，提出新的形成機(jī)制或?qū)ΜF(xiàn)有理論進(jìn)行修正。研究人員提出了熱亞矮星形成的漸近巨星支通道理論，該理論認(rèn)為恒星演化至漸近巨星支發(fā)生共有包層，最終產(chǎn)生一顆熱亞矮星雙星。這一理論能夠解釋一些傳統(tǒng)理論無法解釋的特殊熱亞矮星的形成，如SMSSJ1920這顆特殊熱亞矮星雙星，其在大約1萬年前經(jīng)歷過共有包層拋射過程，傳統(tǒng)的紅巨星通道理論無法解釋其較短的演化時標(biāo)，而漸近巨星支通道理論可以很好地解釋這一現(xiàn)象。LAMOST巡天對熱亞矮星起源理論的驗證與完善具有重要意義。通過觀測與理論的對比，不僅驗證了現(xiàn)有理論的合理性，也揭示了理論存在的不足。為了解決這些問題，研究人員不斷深入研究熱亞矮星的形成機(jī)制，考慮更多的物理因素，提出新的理論和模型。這有助于推動熱亞矮星起源理論的發(fā)展，使我們對熱亞矮星這一特殊恒星群體的形成和演化有更深入的理解。未來，隨著LAMOST巡天數(shù)據(jù)的不斷積累和研究技術(shù)的不斷進(jìn)步，有望在熱亞矮星起源理論研究中取得更多突破性進(jìn)展。六、案例分析6.1案例一：[具體熱亞矮星名稱1]的研究[具體熱亞矮星名稱1]的發(fā)現(xiàn)得益于LAMOST巡天的強(qiáng)大觀測能力。在LAMOST巡天數(shù)據(jù)處理過程中，研究人員通過將LAMOST光譜數(shù)據(jù)與Gaia衛(wèi)星數(shù)據(jù)相結(jié)合，利用顏色星等圖初步篩選出熱亞矮星候選體。在構(gòu)建顏色星等圖時，研究人員首先獲取了Gaia衛(wèi)星對該天區(qū)恒星的視差和顏色測量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)具有高精度和廣泛的覆蓋范圍。將LAMOST光譜數(shù)據(jù)與之交叉匹配后，通過分析恒星在顏色星等圖上的分布位置，發(fā)現(xiàn)[具體熱亞矮星名稱1]位于熱亞矮星特征區(qū)域，從而將其確定為熱亞矮星候選體。研究人員對其光譜進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)該候選體的光譜中存在熱亞矮星特有的強(qiáng)氦線以及高電離度的重元素譜線，進(jìn)一步確認(rèn)了它是一顆熱亞矮星。[具體熱亞矮星名稱1]具有獨特的性質(zhì)特征。通過對其LAMOST光譜的詳細(xì)分析，精確測定了它的大氣參數(shù)。其有效溫度高達(dá)[X]K，屬于熱亞矮星O型星（sdO）的溫度范圍。表面重力為[X]，相對較高，這與熱亞矮星較小的質(zhì)量和半徑相關(guān)。化學(xué)組成方面，[具體熱亞矮星名稱1]的氦豐度較高，達(dá)到[X]，同時一些重元素的豐度也與普通恒星存在差異，如碳元素豐度為[X]，氮元素豐度為[X]。這種化學(xué)組成特征可能與它的形成機(jī)制和演化過程密切相關(guān)。在運動學(xué)特征上，結(jié)合LAMOST視向速度和Gaia衛(wèi)星的視差、自行數(shù)據(jù)，計算出[具體熱亞矮星名稱1]的空間速度為[X]km/s，其運動軌跡顯示它屬于銀河系暈族恒星。這表明它可能起源于銀河系早期的吸積過程，受到銀河系并合事件的影響。[具體熱亞矮星名稱1]的發(fā)現(xiàn)對熱亞矮星起源理論的驗證起到了重要作用。根據(jù)雙星演化理論，熱亞矮星可能通過雙星系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移和包層拋射形成。[具體熱亞矮星名稱1]位于雙星系統(tǒng)中，通過對其雙星系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)存在明顯的物質(zhì)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。光譜分析顯示，伴星的物質(zhì)正在逐漸轉(zhuǎn)移到[具體熱亞矮星名稱1]上，導(dǎo)致其質(zhì)量和化學(xué)組成發(fā)生變化。這一觀測結(jié)果與雙星演化理論中熱亞矮星的形成機(jī)制相符，為該理論提供了直接的觀測證據(jù)。[具體熱亞矮星名稱1]的化學(xué)組成和運動學(xué)特征也支持雙星演化理論。其較高的氦豐度可能是在雙星演化過程中，通過物質(zhì)轉(zhuǎn)移從伴星獲得的。而其屬于暈族恒星的運動學(xué)特征，也與雙星系統(tǒng)在銀河系早期吸積過程中形成的觀點一致。通過對[具體熱亞矮星名稱1]的研究，進(jìn)一步驗證了雙星演化理論在熱亞矮星起源中的重要作用，為熱亞矮星起源研究提供了有力的支持。6.2案例二：[具體熱亞矮星名稱2]雙星系統(tǒng)的研究[具體熱亞矮星名稱2]雙星系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)同樣得益于LAMOST巡天的高效觀測與數(shù)據(jù)分析。在LAMOST光譜數(shù)據(jù)處理過程中，研究人員運用先進(jìn)的數(shù)據(jù)篩選算法，結(jié)合Gaia衛(wèi)星的高精度測光和視差數(shù)據(jù)，從海量的恒星光譜中篩選出具有復(fù)合光譜特征的候選體。通過對這些候選體光譜的仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)[具體熱亞矮星名稱2]雙星系統(tǒng)的光譜中同時包含熱亞矮星及其伴星的光譜信息，從而確定其為熱亞矮星雙星系統(tǒng)。進(jìn)一步對該雙星系統(tǒng)的光譜進(jìn)行分解，研究人員成功獲取了熱亞矮星和伴星各自的光譜特征，為后續(xù)研究提供了基礎(chǔ)。[具體熱亞矮星名稱2]雙星系統(tǒng)具有一系列獨特性質(zhì)。在軌道參數(shù)方面，該雙星系統(tǒng)的軌道周期為[X]天，屬于短周期雙星系統(tǒng)。其偏心率為[X]，相對較高，這使得雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的距離在運動過程中變化較大。通過對LAMOST光譜數(shù)據(jù)中雙星系統(tǒng)的光譜特征進(jìn)行分析，結(jié)合多波段觀測數(shù)據(jù)，精確測定了雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的質(zhì)量和半徑。熱亞矮星的質(zhì)量為[X]倍太陽質(zhì)量，半徑為[X]倍太陽半徑；伴星的質(zhì)量為[X]倍太陽質(zhì)量，半徑為[X]倍太陽半徑。這種質(zhì)量和半徑的差異，導(dǎo)致雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的演化進(jìn)程不同，相互作用更為復(fù)雜。在物質(zhì)轉(zhuǎn)移和演化狀態(tài)上，研究發(fā)現(xiàn)該雙星系統(tǒng)中存在明顯的物質(zhì)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。熱亞矮星的伴星正逐漸將物質(zhì)轉(zhuǎn)移到熱亞矮星上，這一過程對熱亞矮星的質(zhì)量、化學(xué)組成和演化狀態(tài)產(chǎn)生了重要影響。通過對光譜中元素豐度的分析，發(fā)現(xiàn)熱亞矮星的氦豐度隨著物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程逐漸增加，同時一些重元素的豐度也發(fā)生了變化。這表明物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程不僅改變了熱亞矮星的質(zhì)量，還影響了其內(nèi)部的核反應(yīng)過程和化學(xué)組成。[具體熱亞矮星名稱2]雙星系統(tǒng)的研究對熱亞矮星雙星演化理論的發(fā)展具有重要貢獻(xiàn)。該雙星系統(tǒng)的短周期和高偏心率特征，與傳統(tǒng)雙星演化理論中的一些預(yù)測存在差異。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，雙星系統(tǒng)在公共包層拋射過程中，軌道周期會縮短，偏心率會減小。[具體熱亞矮星名稱2]雙星系統(tǒng)的高偏心率表明，在其演化過程中可能存在一些特殊的物理機(jī)制，如雙星系統(tǒng)在公共包層拋射過程中受到了外部引力的干擾，或者雙星系統(tǒng)內(nèi)部存在復(fù)雜的動力學(xué)相互作用。這促使研究人員重新審視和完善雙星演化理論，考慮更多的物理因素，以解釋該雙星系統(tǒng)的觀測現(xiàn)象。[具體熱亞矮星名稱2]雙星系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，也為雙星演化理論提供了新的研究案例。通過對該雙星系統(tǒng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程的研究，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)移的速率和方式與雙星系統(tǒng)的軌道參數(shù)、恒星的質(zhì)量和半徑等因素密切相關(guān)。這為建立更準(zhǔn)確的物質(zhì)轉(zhuǎn)移模型提供了重要依據(jù)，有助于深入理解雙星系統(tǒng)中恒星之間的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移機(jī)制。對[具體熱亞矮星名稱2]雙星系統(tǒng)的研究，不僅豐富了我們對熱亞矮星雙星系統(tǒng)性質(zhì)的認(rèn)識，還為熱亞矮星雙星演化理論的發(fā)展提供了關(guān)鍵的觀測證據(jù)和研究思路，有助于推動雙星演化研究領(lǐng)域的深入發(fā)展。6.3案例三：球狀星團(tuán)中熱亞矮星的研究在LAMOST巡天的觀測數(shù)據(jù)中，研究人員對球狀星團(tuán)[具體球狀星團(tuán)名稱]中的熱亞矮星進(jìn)行了深入研究。通過將LAMOST光譜數(shù)據(jù)與Gaia衛(wèi)星的高精度測光和視差數(shù)據(jù)相結(jié)合，在該球狀星團(tuán)中成功識別出多顆熱亞矮星。在數(shù)據(jù)處理過程中，研究人員首先利用Gaia衛(wèi)星對該球狀星團(tuán)區(qū)域的恒星進(jìn)行了精確的位置和視差測量，這些數(shù)據(jù)為確定恒星與地球的距離提供了重要依據(jù)。將LAMOST光譜數(shù)據(jù)與之交叉匹配后，通過分析恒星光譜中的特征譜線，如氦線和高電離度重元素譜線等，篩選出具有熱亞矮星光譜特征的恒星。對這些候選熱亞矮星進(jìn)行進(jìn)一步的光譜分析和證認(rèn)，最終確定了它們在球狀星團(tuán)中的位置和數(shù)量。[具體球狀星團(tuán)名稱]中的熱亞矮星展現(xiàn)出獨特的分布特征。在球狀星團(tuán)中，熱亞矮星主要分布在核心區(qū)域附近，這與銀河系場星中的熱亞矮星分布存在明顯差異。銀河系場星中的熱亞矮星分布相對較為分散，在銀盤和銀暈中都有分布。而球狀星團(tuán)中熱亞矮星的集中分布，可能與球狀星團(tuán)的形成和演化過程密切相關(guān)。球狀星團(tuán)是由大量恒星組成的致密星團(tuán)，其內(nèi)部的恒星形成和演化受到高密度環(huán)境和強(qiáng)烈的恒星相互作用影響。在球狀星團(tuán)的形成早期，物質(zhì)可能在引力作用下迅速聚集，形成了大量的恒星，其中部分恒星通過特殊的演化過程形成了熱亞矮星。由于球狀星團(tuán)內(nèi)部的引力場較強(qiáng)，熱亞矮星在形成后可能受到引力束縛，聚集在核心區(qū)域附近。從起源角度來看，[具體球狀星團(tuán)名稱]中的熱亞矮星可能通過特殊的形成機(jī)制產(chǎn)生。西華師范大學(xué)羅楊平研究員團(tuán)隊利用LAMOST和Gaia數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，極端富氦熱亞矮星（eHe-1）在球狀星團(tuán)中幾乎無法形成。這表明球狀星團(tuán)中的熱亞矮星形成可能受到其特殊環(huán)境的制約。在球狀星團(tuán)中，恒星之間的相互作用頻繁，可能導(dǎo)致雙星系統(tǒng)的演化過程與銀河系其他區(qū)域不同。公共包層拋射和物質(zhì)交流等傳統(tǒng)的熱亞矮星形成機(jī)制，在球狀星團(tuán)中可能受到抑制。球狀星團(tuán)中的熱亞矮星可能主要通過恒星之間的碰撞、多星系統(tǒng)的演化等特殊機(jī)制形成。在球狀星團(tuán)中，恒星密度較高，恒星之間的碰撞概率較大，這種碰撞可能導(dǎo)致恒星物質(zhì)的重新組合和演化，從而形成熱亞矮星。多星系統(tǒng)在球狀星團(tuán)中也較為常見，多星系統(tǒng)的復(fù)雜相互作用可能導(dǎo)致熱亞矮星的形成。與銀河系場星中的熱亞矮星相比，[具體球狀星團(tuán)名稱]中的熱亞矮星在化學(xué)組成上也存在差異。銀河系場星中的熱亞矮星化學(xué)組成受到銀河系整體演化的影響，其金屬豐度和元素豐度分布相對較為連續(xù)。而球狀星團(tuán)中的熱亞矮星，由于其形成于相對獨立的星團(tuán)環(huán)境中，化學(xué)組成相對較為均勻，且可能與銀河系場星中的熱亞矮星存在不同的元素豐度特征。一些球狀星團(tuán)中的熱亞矮星可能具有較高的氦豐度，這可能與球狀星團(tuán)早期的恒星形成過程中物質(zhì)的原始化學(xué)組成有關(guān)。對[具體球狀星團(tuán)名稱]中熱亞矮星的研究，為深入了解球狀星團(tuán)的形成和演化提供了重要線索。通過對比球狀星團(tuán)和銀河系場星中熱亞矮星的分布和起源差異，有助于揭示環(huán)境因素對熱亞矮星形成和演化的影響。這不僅豐富了我們對熱亞矮星這一特殊恒星群體的認(rèn)識，還為研究星系演化和恒星形成理論提供了新的視角。七、結(jié)論與展望7.1研究成果總結(jié)本研究借助LAMOST巡天數(shù)據(jù)，在熱亞矮星的探測、性質(zhì)研究和起源探索等方面取得了一系列具有重要科學(xué)價值的成果。在熱亞矮星探測方面，利用LAMOST強(qiáng)大的光譜獲取能力，結(jié)合Gaia衛(wèi)星數(shù)據(jù)，創(chuàng)新性地采用顏色星等圖和基于深度學(xué)習(xí)的方法，成功篩選和識別出大量熱亞矮星候選體，并通過嚴(yán)格的證認(rèn)流程，確認(rèn)了新的熱亞矮星。通過將LAMOST光譜數(shù)據(jù)與Gaia衛(wèi)星的視差和顏色信息相結(jié)合，繪制顏色星等圖，初步篩選出熱亞矮星候選體。在此基礎(chǔ)上，運用基于深度學(xué)習(xí)的先進(jìn)算法，構(gòu)建熱亞矮星分類模型，進(jìn)一步提高了