人马座矮星系对年轻富氧恒星形成的潜在影响：银河系薄盘化学演化的新证据

本研究通过分析银河系薄盘恒星的[Fe/H]（金属丰度）和[O/Fe]（氧丰度）比值，揭示了4-20亿年前人马座矮星系（Sgr）扰动触发的恒星形成爆发事件。研究人员利用GALAH DR3和Gaia数据，结合氧增强恒星模型，发现该事件导致局部盘区氧丰度显著升高，形成年轻富氧恒星，并通过径向迁移改变银河系化学梯度。成果发表于《Nature Communications》，为理解卫星星系对银河系演化的动态影响提供了关键证据。

　　

银河系作为宇宙中典型的盘状星系，其演化历史始终伴随着剧烈的动力学过程。早期通过星系并合和吸积事件塑造了基本结构，但近年观测发现，即便在相对"平静"的近40亿年，银河系仍经历了显著的恒星形成活动。这些晚期事件如何被触发？其化学印记如何影响银河系当前结构？这些问题对理解星系演化机制至关重要。

中国科学院国家天文台（NAOC）领衔的国际团队通过分析GALAH DR3光谱数据和Gaia天体测量数据，结合创新的氧增强恒星模型，揭示了人马座矮星系（Sgr）对银河系薄盘化学演化的深刻影响。研究发现，Sgr的周期性近心通过（pericentric passages）在40-20亿年前触发了恒星形成爆发，导致局部盘区出现独特的氧丰度跃升和年轻富氧恒星群体。这项突破性成果发表于《Nature Communications》。

研究采用三大关键技术：1）基于GALAH DR3的精确化学丰度测量（[Fe/H]和[O/Fe]精度达0.05 dex）；2）Gaia DR3天体测量数据提供的轨道参数（R_guide和z_max）；3）贝叶斯方法的氧增强恒星年龄测定模型（年龄误差<10%）。样本包含43,590颗主序拐点（MSTO）和亚巨星，空间覆盖7-9 kpc银河系局部盘区。

银河系盘的年龄-丰度分布

通过R_guide-z_max空间划分（图1），发现低z_max（<0.4 kpc）区域存在30亿年前的年轻恒星峰（图1c），对应局部盘区[O/Fe]的异常升高（图3e）。年龄-金属丰度平面显示V型结构在高z_max区域连续，而在低z_max区域被40-20亿年前的氧丰度跃升打断（图4b,d），表明新鲜气体注入中断了盘区的长期化学演化。

径向迁移与恒星形成

通过计算出生半径R_birth（图5），发现亚太阳金属丰度恒星（年龄<60亿年）多形成于外盘（R_birth>12 kpc），而年轻富氧恒星（图6红框）同样显示外盘起源特征。这与NIHAO-UHD模拟结果（图7）一致：Sgr类卫星星系注入的气体触发外盘恒星形成，随后通过径向迁移将富氧恒星带入太阳邻域。

径向丰度梯度的时间演化

分析8个年龄段的径向[Fe/H]和[O/Fe]分布（图8），发现120-140亿年前呈正梯度，60-80亿年前转为负梯度，而20-30亿年前再次趋于平坦。氧丰度梯度在60-80亿年前由负转正，并在40-20亿年前出现显著离散（图9b），反映Sgr扰动通过径向迁移重塑了盘区化学结构。

这项研究首次系统揭示了人马座矮星系对银河系薄盘化学演化的多阶段影响：55亿年前的首次近心通过触发中期恒星形成（50-60亿年年龄峰），而最近的扰动（40-20亿年前）直接导致外盘氧丰度跃升和年轻富氧恒星形成。通过结合精确年龄测定与出生半径重建技术，证实了卫星星系扰动-恒星形成爆发-径向迁移的完整物理链条。该成果不仅为银河系化学演化模型提供了关键约束，也为理解其他盘状星系的晚期演化机制开辟了新视角。