银河系盘中的动力学作用量作为恒星年龄指标的微弱性

盘中恒星的轨道性质是其形成的印记，但也预期会随星系动力学演化而改变。恒星轨道可由三个动力学作用量 $J_r$、$L_z$ 和 $J_z$ 量化，它们分别度量轨道偏心率、引导半径和非平面性。这些动力学作用量随时间的变化反映了驱动恒星重新分布的演化过程的强度与效率。我们利用两个具有精确测定年龄的恒星样本来检验恒星动力学作用量与其年龄的相关性：78 颗太阳孪生星（年龄精度约 5%）和来自 APOKASC2 样本的 4376 颗恒星（约 20%）。我们使用以往巡天的光谱视向速度以及 Gaia DR2 的视差和自行测量来计算作用量。我们发现所有作用量随恒星年龄的梯度均较弱，对 $J_r$、$L_z$ 和 $J_z$ 分别为 $(7.51 \pm 0.52,\ -29.0 \pm 1.83,\ 1.54 \pm 0.18)$ kpc km/s/Gyr。然而，作用量-年龄关系中存在显著弥散。我们提醒，我们的结果会受到样本有限空间范围的影响，尤其对 $J_z$ 而言。尽管如此，这些作用量-年龄梯度及其方差对驱动恒星轨道随时间重新分布的机制效率给出了强约束，并表明作用量对恒星年龄具有信息量。然而，浅的作用量-年龄梯度加上给定年龄下各作用量的大弥散，使得由单颗恒星轨道推断年龄的前景黯淡。利用我们恒星的 [Fe/H] 和 [$\alpha$/Fe] 精密测量，我们研究了丰度-作用量关系并发现弱相关。与我们的恒星年龄结果类似，动力学作用量在区分低-$\alpha$ 与高-$\alpha$ 恒星方面几乎无判别力。