利用元素丰度梯度测量的银河系圆周速度曲线

光谱巡天现在为银河系各处的大量恒星样本提供了精确的恒星标签测量，例如元素丰度。已知这些元素丰度与轨道作用量或其他动力学不变量相关。我们提出了一种新的数据驱动方法，利用径向运动学平面上的元素丰度梯度来经验性地测量星系的圆周速度曲线。我们使用了来自 $\textit{APOGEE}$ 巡天的恒星表面丰度，结合了来自 $\textit{Gaia}$ 任务的动力学数据。我们的结果证实了银河系盘在平均 [Fe/H] 和 [Mg/Fe] 丰度比方面的有序结构，并表明 $\langle$[Fe/H]$\rangle$ 追踪了恒星在盘中的径向位置，而 $\langle$[Mg/Fe]$\rangle$ 追踪了围绕该半径的轨道偏移。我们的方法利用星系中的径向轨道结构，实现了对圆周速度曲线、本轮频率和方位频率，以及银河系盘上动力学梯度的经验测量。根据这些测量，我们使用最具约束力的丰度比 [Mg/Fe]，推断出太阳半径处的圆周速度曲线值为 $v_{c,\odot} = 235.3^{+2.8}_{-3.7}$ km s$^{-1}$。我们还测量了太阳半径处圆轨道的径向和方位频率，分别为 $\kappa_{0,R_\odot}=36.9^{+0.8}_{-1.0}$ km s$^{-1}$ kpc$^{-1}$ 和 $\Omega_{0,R_\odot}=28.5_{-0.1}^{+0.4}$ km s$^{-1}$ kpc$^{-1}$。这些值得出了Oort常数的估计值 $A = 16.5^{+0.1}_{-0.1}$ km s$^{-1}$ kpc$^{-1}$ 和 $B=-11.9^{+0.1}_{-0.3}$ km s$^{-1}$ kpc$^{-1}$。我们测量到太阳半径处的径向加速度为 $(\frac{\partial \Phi}{\partial R})_{\odot} = a_{R_\odot}=7.0^{+0.2}_{-0.1}$ pc Myr$^{-2}$。