银河系盘星的空间与运动学聚类

由于恒星形成与银河系势的非轴对称性，银河系盘预计在许多尺度上呈现空间、运动学与化学上的聚类。本工作中，我们利用距太阳 1 kpc 内、具有 6 维相空间信息（来自 Gaia DR2）的 $1.7 \times 10^6$ 颗恒星样本，计算了空间与运动学两点相关函数。我们在 1–300 pc 空间尺度与至少 15 km s$^{-1}$ 速度尺度上探测到聚类。包含束缚结构时，数据在大多数空间尺度上具有幂律指数（$\xi(\Delta r) \propto \Delta r^{\gamma}$）$\gamma\approx-2$，与理论预言一致。移除束缚结构后，数据在 $<100$ pc 时幂律指数为 $\gamma\approx-1$，在 $>100$ pc 时为 $\gamma \lesssim -1.5$。我们借助一项新颖的银河系逐星模拟来解释这些结果，其中恒星诞生于在包含旋臂、棒与巨分子云（GMCs）的真实势中运行的星团里。我们发现模拟在全部空间与运动学尺度上大体与观测相符（相差 2–3 倍以内）。具体而言，模拟中的相关函数在 $< 20$ pc 尺度比数据更平缓，在 $> 30$ pc 尺度比数据更陡。我们还发现数据中在大 $\Delta v$（$>5$ km s$^{-1}$）处的运动学相关函数存在模拟中未出现的持续聚类信号。我们推测观测与模拟间的这一偏差可能源于模拟未包含的两个过程：等级式恒星形成与瞬态旋臂。我们还利用模拟预测了作为成对金属度与年龄分离的函数的聚类信号。为增强聚类信号，需以 $50\%$ 与 $0.05$ dex 的精度测量年龄与金属度。