红移z≈2极亮红外星系的研究进展

极亮红外星系(ULIRGs)是指红外(IR,8~1000μm)光度L_(IR)10~(12)L_⊙的一类星系。研究表明,红移z≈2处极亮红外星系是大质量(M_*10~(11)M_⊙)、富尘埃和强恒星形成(大于100 M_⊙·a~(-1))的特殊星系。极亮红外星系可分成活动星系核起主导作用的源和恒星形成占主导的星系。恒星形成主导的源,中红外光谱有明显的多环芳香烃辐射;而活动星系核主导的星系,光谱呈现出幂律形式并有很强的硅线吸收。极亮红外星系的静止光学波段形态存在多样化,既有并合结构特征,又有椭圆形态。这类星系很可能是近邻大质量宁静星系的前身星系。介绍了红移z=2附近极亮红外星系的各种物理性质的研究进展,如形态和结构、光谱特征、成团性、尘埃分布和形成机制等,以及阐述了该领域未来的研究方向。     

EGS场中高红移极亮红外星系的形态与结构

通过利用CANDELS-EGS(Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey-Extended Groth Strip)场中HST WFC3(Hubble Space Telescope Wide Field Camera 3)F160W高分辨率的观测图像,研究了9个光谱红极亮红外星系的形态结构特征.发现这些星系的形态表现出多样性(从椭圆到多个亮核或弥散的结构),如:双核,气体桥,双不对称体,不规则或椭圆结构.为了定量地研究这些极亮红外星系的形态,测量了它们在静止光学波段的形态参数(基尼系数G和矩指数M20).与近邻极亮红外星系相比,高红移极亮红外星系的G偏小而M20偏大,表明这些星系的星族分布聚集度小且不对称性大.基于对样本中极亮红外星系2维面亮度轮廓的拟合,得到这些星系的有效半径分布在2.4 kpc到5.8 kpc之间,其平均值是(3.9±1.1)kpc.相比较于近邻相似质量的恒星形成星系来说,高红移极亮红外星系的平均大小要小1到2倍.在类似红移和红外光度条件下,得出的这些结果也与其它文献中给出的结论相一致.     

高红移星系的选取与物理性质研究

<正>大质量、高红移、强成团等特征表明,红移z~1.0的极红天体(EROs)和红移z~2.0的BzKs星系有可能是邻近大质量早型星系的前身星系,对这些星系的研究能为星系形成和演化模型提供观测上的约束.在研究EROs的物理特性,进而研究星系的形成和演化之前,我们必须对EROs样本中DGs(young,dusty starburst galaxies)和OGs(old galaxies)进行有效分类,并估计它们各自所占的比例,对于这个方面的研究不同的作者给出各不相同的结论.相对于近邻星系,高红移星系(特别是z~2附近)的研究也有着非常重要的意义.首先,星系的宇宙恒星形成率密度(SFRD)和类星体(QSOs)数密     

活动星系核的演化与宇宙学红移

通过搜集了457个活动星系核样本,根据活动星系核的演化实质是指宇宙时标上的变化,讨论了红移量与活动星系核演化的关系,最终证明了活动星系核的演化分为两个序列:(1)从类星体到Seyfert星系之间的演化;(2)平谱射电类星体(FSRQ)—BL Lac天体—射电星系(RG)的演化。     

COSMOS场中星系恒星形成的演化研究

基于COSMOS(Cosmic Evolution Survey)/Ultra VISTA(Ultra-deep Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy)场中多波段测光数据,利用质量限选取了红移分布在0z3.5的星系样本.通过UVJ(U-V和V-J)双色图分类判据将星系分类成恒星形成星系(SFGs)和宁静星系(QGs).对于红移分布在0z1.5范围内且M*1011M⊙的QGs来说,该星系在样本中所占比例高于70%.在红移0z3.5范围内,恒星形成星系的恒星形成率(SFR)与恒星质量(M*)之间有着很强的主序(MS)关系.对于某一固定的恒星质量M*来说,星系的SFR和比恒星形成率(s SFR)会随着红移增大而增大,这表明在高红移处恒星形成星系更加活跃,有激烈的恒星形成.相对于低质量的星系来说,高质量的SFGs有较低的s SFR,这意味着低质量星系的增长更多的是通过星系本身的恒星形成.通过结合来自文献中数据点信息,发现更高红移(2z8)星系的s SFR随红移的演化趋势变弱,其演化关系是s SFR∝(1+z)0.94±0.17.     

COSMOS场中高红移大质量星系的形态分类研究

基于COSMOS(Cosmic Evolution Survey)天区的多波段测光数据和HST(Hubble Space Telescope)近红外高分辨率观测图像,利用质量限(恒星质量M*≥1010.5M⊙)选取了362个红移分布在1≤z≤3的星系样本,并对这些大质量星系的形态特征进行了分类研究.来自UVJ(U-V和V-J)双色图分类系统、目视分类系统、非模型化分类系统(基尼系数G和矩指数M20)和模型化分类系统(S′ersic index,n)的分类结果彼此相一致.相比较于恒星形成星系(SFGs),通过UVJ双色图定义的宁静星系(QGs)表现出致密的椭圆结构,而且G和n值偏大,但M20和星系有效半径(re)偏小.不同星系分类系统(双色图分类系统、非模型化分类系统和模型化分类系统)定义的SFGs和QGs样本,都明显存在星系的大小随红移的演化关系,这种演化趋势QGs比SFGs更剧烈,而且不依赖于星系分类方法的选择.     

大大质量星系的尺度演化研究进展

星系(恒星质量M_*10~(10)M_⊙)的尺度(re)与M*之间有着明显的re_∝Mα_*关系。已有的研究揭示晚型星系(LTGs)和早型星系(ETGs)的α值分别对应0.22±0.03和0.75±0.05。另外,星系的尺度r_e与红移z之间存在演化关系:re_∝(1+z)~β。对于z3的ETGs来说,它们在静止光学波段的尺度随时间生长的指数β=-1.5～-1.2,其在LTGs中对应β=-0.8～-0.6。介绍了星系形成理论模型,星系尺度的测量,星系恒星质量与星系尺度之间的关系,不同类型星系的尺度演化,以及阐述了该领域未来的研究方向。     

早型星系的恒星形成活动演化研究

从观测上测定早型星系中恒星形成活动随红移的演化有助于理解这类星系的形成演化.结合GEMS（Galaxy Evolution from Morphology and SEDs）巡天的HST/ACS（Hubble Space Telescope/Advanced Camera for Surveys）高分辨图像和CDFS（ChandraDeep Field South）天区Spitzer、GALEX（Galaxy Evolution Explorer）等多波段数据,基于形态、颜色和恒星质量选出一个0.2≤z≤1.0红移范围的包含456个早型星系的完备样本.利用stacking技术测量了样本星系紫外与红外平均光度,估计早型星系的恒星形成率.结果显示,早型星系中的恒星形成率较低(<3 M_⊙·yr^-1),随红移递减而降低.在红移z=1以来的恒星形成贡献的质量小于15%.星族分析亦肯定大质量早型星系的主体星族形成于宇宙早期（z>2）.     

高红移大质量星系的形成与演化

星系形成及演化一直是天体物理研究中最重要的领域之一.近10 yr来星系形成及演化的研究取得了突破性进展,主要包括:(1)近邻星系在颜色-星等图上呈现双峰分布,早型星系普遍颜色较红,而晚型星系颜色偏蓝;并且近邻宇宙红星系的总质量相对于红移z=1时至少增长了1倍,意味着存在蓝星系到红星系的转化过程.这一转化过程是如何发生的成为现代星系形成演化领域最重要的问题之一;(2)星系中心超大质量黑洞质量跟核球质量有很强的相关,意味着黑洞演化跟星系演化有着紧密的关系.黑洞的活动(活动星系核)如何影响星系演化也成为了亟待解决的问题之一.然而近邻宇宙中的大质量星系基本都已停止了剧烈的恒星形成活动和黑洞活动,因此,要回答这些问题,我们需要仔细研究宇宙早期红移在z≈2的星系性质.在这一红移处,星系中的恒星形成和黑洞增长均处于高峰期.     

阻尼莱曼α吸收线系统研究进展(Ⅰ)——巡天观测和统计性质

阻尼莱曼α吸收线系统(DLAs)是中性氢柱密度超过2×10~(20) cm~(-2)的类星体吸收线系统。按照现有的观点,DLAs是高红移环境中星系及恒星形成的中性气体库,它们很可能是现今星系的前身。近20年来随着DLAs巡天观测的迅猛发展,尤其是SDSS巡天观测数据的释放,DLAs统计样本达到千计的量级,大大推动了DLAs的观测和研究。由于受到观测的某些限制,样本还有偏,尤其是缺少低红移DLAs,但是,通过大样本DLAs系统的研究,已经获得了有关宇宙中性气体演化的许多信息,如DLAs的数密度在高红移处(z1.5)是有演化的,但在低红移处基本不演化,从而确认了今天的星系形成于较高红移处。研究也发现DLAs对宇宙质量密度的贡献随红移的演化减弱,DLAs的中性氢气体柱密度分布函数与本地星系的中性氢柱密度分布函数十分相似等一些有趣的结论。着重介绍DLAs的基本知识以及20年来巡天的有关进展,包括DLAs的观测证认、统计特性等,并指出目前DLAs样本不完备的主要原因。     

活动星系核中黑洞质量和吸积率分布研究

红移、中心黑洞质量和吸积率是活动星系核演化的重要参数.利用反响映射法计算了172个类星体和Seyfert星系样本的中心黑洞质量,并分析了中心黑洞的质量、红移、爱丁顿吸积率的分布,进而验证了从类星体过渡到Seyfert星系的演化.     

活动星系核黑洞核球质量及宇宙学红移关系研究

通过文献收集了90个活动星系核样本,研究黑洞质量与核球质量的关系,分析黑洞质量及核球质量比与宇宙学红移的关系,进而研究活动星系核的演化关系,结果表明:(1)在Seyfert星系中黑洞质量与核球质量无明显相关,类星体中则呈线性相关;(2)活动星系核演化序列由类星体演化到Seyfert星系。     

星系形态分类的研究进展

传统的哈勃星系形态分类法可以很好地对近邻的亮星系进行分类,但对低面亮度星系、矮椭球星系、矮旋涡星系以及高红移星系等都已无能为力。德沃古勒分类系统、叶凯士分类系统和范登伯分类系统是在哈勃分类法的基础上进行了发展和细化,利用光的中心聚集度或光度级等作为星系形态分类的参数。模型化分类系统试图定量地测量星系形态参数,但需要假定星系面亮度分布满足一定的形式,如r~(1/4)律、指数律等。最近几年,又有一些学者提出了非模型化分类系统,给出了若干个可以直接测量星系形态的结构参数,如:聚集度指数C、非对称指数A、簇聚指数S、基尼系数G及矩指数M_(20)。这些参数可以反映星系的形成历史、恒星形成、与其他星系的相互作用、已经发生或正在进行的并合活动等。它们不仅可以有效地给出近邻星系的分类特性,还能用于测量高红移星系的形态。该文介绍了不同的星系形态分类方法,比较了各类方法的优点和不足。在此基础上,最后介绍了基于非模型化分类系统的星系形态分类的研究进展。     

CDFS天区中喑蓝星系的测光红移研究

从COMBO-17数字巡天数据里,选择了CDFS(Chandra Deep Field South)天区中1231个测光红移在0.1～0.3之间的暗蓝星系作为样本,研究了这些星系分别在只有光学波段和光学加近红外波段数据情况下做测光红移得到的红移分布,以及这些星系在静止参考系下的能谱分布(Spectral Energy Distributions,SEDs)特征.结果表明有183个星系在利用光学加近红外波段数据做测光红移时得到的红移大于1.2,它们的误差为0.046,提高测光的信噪比也有利于区分这类被光学波段误认为低红移的星系.这些暗蓝星系中高红移星系的观测近红外流量相对于光学流量有上升的趋势,而低红移星系的观测近红外流量相对于光学流量有下降的趋势.     

红移z≈1极红天体的研究进展

极红天体(EROs)是指利用光学和近红外两个波段的色指数(如I-K4 mag)挑选出来的一类星系。研究表明极红天体可分为两类:一类是被大量尘埃红化的高红移恒星形成星系,主要是较年轻的旋涡或不规则星系,有恒星正在形成,称为DGs;另一类是由年老星族(≥1 Ga)主导的高红移椭圆星系,基本上没有或仅有弱的恒星形成,简称为OGs。极红天体中这两种不同类型的星系,很可能是近邻大质量星系的前身星系,只是分别代表着不同的形成历史。介绍了不同类型极红天体的各种物理性质的研究进展,如形态和结构、光谱特征、成团性、红移分布和星系计数等,以及阐述了该领域未来的研究方向。     

宇宙大尺度结构空洞的演化研究

为了研究空洞的演化以及暗物质空洞和星系空洞的差别,使用一组高精度的N体模拟数据以及基于此给出的半解析模拟星系数据,在红移2.03到红移0之间取了6个红移的数据,并使用VIDE (Void Identification and Examination toolkit)算法来找空洞,对星系空洞和暗物质空洞的统计性质比如丰度、数目、大小、形状、叠加密度轮廓等演化的比较的结果表明,随着红移的减小,空洞的数目逐渐减少、内部密度逐渐变小、体积逐渐增大、空洞的形状越来越扁.暗物质空洞和星系空洞的数目、平均大小、平均椭率的比值与红移呈线性关系.此外,不论是暗物质空洞还是星系空洞,小的空洞密度比在分布上比大空洞的低,更容易贯通并合,演化效应更明显.另外由于星系总是形成于暗物质密度场的高密度区域,使其不容易示踪暗物质空洞的一些薄弱的墙结构,导致星系空洞提前贯通.而对于已经形成的星系空洞而言,即便是其墙上最薄弱的地方也往往堆积着显著的暗物质,使得星系的位置保持稳定,甚至形成新的星系,从而抑制星系空洞的贯通.整体上暗物质空洞的演化要比星系空洞的演化更加明显.     

射电类星体的演化与宇宙学红移

收集了142个射电类星体(28个射电宁静类星体、114个射电噪类星体)、43个核占优型射电类星体、82个瓣占优型射电类星体和80个Seyfert星系的样本,基于Logistic非线性回归分析的方法对红移和热光度、黑洞质量、5 GHz射电光度、爱丁顿吸积率、核主导参数R的关系进行研究,拟合出相应的演化曲线,得到如下结论:(1)射电类星体的演化是从射电噪类星体(RLQ)演化到射电宁静类星体(RQQ),当演化到一定阶段射电类星体过渡到Seyfert星系;(2)核占优型射电类星体(CDQ)和瓣占优型射电类星体(LDQ)之间并没有明显的随红移演化.     

星系金属丰度的研究进展(Ⅱ):光度-金属丰度关系

金属丰度与星系光度是星系的重要特征参量,研究它们之间的关系有助于理解星系中恒星质量与金属成分的累积过程。评述了星系的光度-金属丰度关系的最新研究进展,包括对近邻星系、中等红移星系(0．42)的研究结果．由于观测样本跨越较宽的宇宙学时标,可以由此来探讨这一关系的演化过程,从而帮助理解星系演化的整体图景。     

星系成团与并合研究

宇宙结构的形成和星系演化是当今天体物理学的重大课题.本论文的工作主要包括两部分:星系团的证认和研究;大质量早型星系的并合及引力波辐射.本文第1部分讨论了从SDSS DR6测光数据中证认星系团并研究它们的性质.前人从光学数据中得到的星系团绝大部分红移小于0.3,而且它们的富度估计不够准确.利用星系测光红移,我们在红移0.05相似文献   

星系的质量和角动量的分析

本工作对213个星系的质量和角动量值进行了分析。175个质量值是射电方法得出的,其余38个由光学方法得出。由星系的极大自转速度V_m及其相应处的半径r_m 计算了183个盘星系的角动量J,得到了关系式J∝M~(1.66)。本文按质量值把星系分为超巨系(5×10~(11)—10~(13)M_⊙、巨系(10~(10)—5×10~(10)M_⊙)、中系(10~3—10(10)M_⊙和矮系(10~3—10~3M_⊙)。E型星系的质量范围最大,其中矮系和超巨系都最多。S型星系超巨系很少,矮系也没有。对此,本文进行了讨论。从S0到S系的各个次型到Ir型星系,星系质量M、角动量J和角动量密度j的平均值都是先增加到Sb型达极大值,然后减少。以M~(7/4)除J,以消除M的影响,剩余角动量J/M~(7/4)也不随类型变晚而增大。但SB系的J/M~(7/4)值却比SA系大,表示角动量大的星系较可能成为棒旋星系。 r_m处单位质量的惯性离心力k-V_m~2/r_m的平均值也是Sb处极大,Sb以后减小。本工作为进一步研究星系形态分类的演化意义提供了资料。