探测到气体的碎片盘统计研究

碎片盘通常被描述为贫气盘, 其气尘比显著低于原行星盘, 因此很少在碎片盘中探测到气体. 得益于各种灵敏的望远镜, 探测到气体的碎片盘的数量正在不断增加, 寻找更多的含有气体的碎片盘成为碎片盘研究的重点课题. 然而大范围的搜寻非常耗时且低效, 因而为了更快更好地遴选探测的目标, 需要根据这类源的特性择选更小范围样本. 通过统计探测到气体的碎片盘及其宿主恒星的参数总结出这些源的总体特性. 为此搜集了已经发表的探测到气体的碎片盘的文献, 总计找到37个源, 包括探测到CO等冷气体的12个源、CaII等热气体的14个源以及冷热气体共存的11个源. 通过统计其宿主恒星的光谱类型、年龄、离地球距离和碎片盘的相对光度、气体质量、尘埃质量等信息, 得出了主要结论: 宿主恒星多为B型和A型恒星, 年龄大部分都小于50Myr, 相对光度分布相比于已知碎片盘更为集中, 在$10^{ - 5     

原行星盘的研究进展

原行星盘是环绕在年轻星天体(如T Tauri型星,HAe/Be星)周围的气体尘埃盘,是具有初始角动量的分子云核在塌缩形成恒星过程中的自然结果,是行星系统的起源地。原行星盘研究不仅是恒星形成理论的重要组成部分,而且是行星形成理论的基础。首先介绍了盘的形成与演化规律;然后介绍了年轻星天体的能谱分布,盘的模型和参数(质量吸积率、质量、尺度、温度、寿命);随后讨论了尘埃颗粒在盘中生长的观测证据以及行星在盘中形成的大致过程;最后对原行星盘研究的现状和未来做了总结与展望。     

基于Kepler Q1–Q17数据对类太阳型恒星的行星生成率估算

近30年来的系外行星探测揭示了行星在宇宙中普遍存在的事实.为了深入研究适宜生命居住行星的普遍性,一方面需要了解宜居行星的特性;另一方面可以通过分析已发现系外行星的分布特征,推算该类行星在恒星周围的存在几率.在目前已发现的系外行星中,凌星法发现的占据了绝大多数,如Kepler空间望远镜所观测的系外行星共有2344颗. 2018年Kepler正式退役,其科学团队发布了最终版的Kepler Data Release (DR25),包含观测季度Q1–Q17的恒星共198709颗.通过对Kepler数据的分析,使用逆检测效率法和最大似然分析法两种不同的方法对系外行星半径周期参数空间内的行星生成率进行了估算,同时将计算样本根据恒星的光谱类型进行分类,分别估算得到了F、G、K型的Kepler恒星周围的行星生成率及其整体的生成率.对于半径范围1–20 R_⊕(R_⊕为一个地球半径),轨道周期范围0.4–400 d的Kepler凌星系外行星,宿主恒星为F型时逆检测效率法和最大似然法估算得到的行星生成率分别为0.36±0.02和0.47±0.02,宿主恒星为G型时的...     

太阳邻域银河系薄盘标高研究

利用Hipparcos卫星精确天体测量观测数据,尝试研究由不同样本恒星所反映的太阳邻域银河系薄盘的标高.根据Tycho测光系统的色指数,并考虑观测样本的完备性,分别在主序段和水平支上选取了几类恒星样本,以考察银河系薄盘标高的演化特征.分析结果发现,在比较完备的样本空间上,由O-B型主序星定义的银盘标高为103.1±3.0 pc,太阳位于其平均平面以上的15.2±7.3 pc处;水平支恒星定义的银盘标高为144.0±10.0 pc,太阳位于其平均平面以上3.5±5.4pc处.A、F、G、K、M型的主序星由于观测样本完备性的限制而无法进行可信的标高研究.     

M型恒星周围系外行星统计研究

M型恒星(M dwarf)是主序星中质量较小的恒星,也是银河系中数量最多的恒星类型,在其周围形成的行星通常距离主星较近,宜居带也比F、G、K型恒星更靠近主星,更有利于发现系外宜居行星.研究表明, M型恒星周围平均存在2.5颗小质量行星,约为F、 G、 K型恒星的3.5倍,但M型恒星周围巨行星的出现率(occurrence rate)则比F、 G、K型小一个量级.基于M型恒星周围发现的401颗行星的参数开展了统计研究,发现质量越大的行星平均轨道半长径越大.类地行星约占行星总数的74%,且轨道半长径均小于1 au,其中28颗行星具有潜在宜居性.根据行星质量-半径关系,在质量等于4倍地球质量(M⊕)处存在一拐点,除少数几颗行星外,大部分小于该质量的行星可能都是由约65%的硅酸盐和约35%的铁组成,大于该质量的行星半径则随质量增加而迅速增大.约60%的M型恒星周围的行星位于多行星系统且轨道分布紧密,相邻行星轨道在3:2、5:3及2:1等平运动共振位置处存在峰值. M型恒星的多行星系统形成与演化等问题对现今的行星形成理论提出了新挑战.     

轨道距离对系外行星大气逃逸的影响

大气逃逸是行星大气演化的重要一环,其主要能量来源为主星在高能波段的辐射.辐射流量随轨道距离的增大会急剧下降,不同轨道处的行星大气逃逸差异较大,轨道距离对系外行星大气逃逸的影响需要深入研究.运用一维流体动力学模型,并且考虑辐射转移和多种粒子的光化学反应过程,对行星大气逃逸随轨道距离的变化进行了研究.由于主星光谱在不同的演化阶段会表现出较大差异,故采用XSPEC(X-Ray Spectral Fitting Package)中的等离子体模型APEC(Astrophysical Plasma Emission Code),获得不同年龄的类太阳星光谱作为模型输入光谱.结果发现:不同轨道处的行星逃逸率显著不同,逃逸机制也会随轨道距离的增大由剧烈的流体动力学逃逸转化为缓和的金斯逃逸,且行星引力势越小、恒星-行星系统越年轻,这一转化距离越远.处于年轻恒星-行星系统中的短周期行星,逃逸率和辐射流量的相关性降低.这个结果表明经典的能量限制(Energy-limited)逃逸理论对这类行星是不适用的.这些发现丰富了对系外行星大气逃逸过程的研究,尤其是扩展了在不同轨道距离和恒星年龄条件下,逃逸机制和能量转换过程的研究.     

探索太阳系之外的行星(上)

太阳系是由太阳和绕它公转的地球等行星体组成的天体系统。太阳是一颗普通恒星。在太阳系之外,是否还存在环绕其它恒星转动的行星系统?是否还有存在生命乃至高度文明的行星世界呢?这是我们人类很早就思考探索的问题。本文不拟介绍地外文明探索(SETI)的问题,而谈谈近年来搜寻太阳系之外的行星的进展情况。恒星和行星是两类在性质上截然不同的天体。恒星的质量一般为太阳质量的百分之四到一百多倍,太阳属于恒     

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.     

双星系统中行星的形成及动力学

自1995年在类太阳恒星周围发现第1颗太阳系外行星(简称系外行星)以来,到目前为止发现的系外行星数目已达500多个.恒星一般诞生在双星系统中,因此在双星系统中发现行星是很自然的.目前的观测统计显示,双星系统中具有行星的恒星比例大概为17％.显然这个比例应该看成一个下限,因为很强的观测选择效应使很多行星观测计划避开了双星系统.目前发现的有行星的双星系统大都为S型,即一颗伴星围绕着里面的恒星-行星系统公转.一般S型的双星轨道间距在100 AU以上,不过目前也发现了4个S型双星轨道间距在20 AU左右.这些系统包括Gamma Cephei、GJ 86、HD41004和HD 196885.除了以上介绍的S型双星,还有一类叫P型,即行星围绕两个恒星公转.P型的双星到目前为止只发现并确认了两例.本论文将主要研究S型双星系统中的行星形成. 在第1章,我们首先概括了到目前为止有关单星和双星系统中行星的观测特征.然后,我们系统地介绍了有关行星形成的理论模型,特别是这些理论模型应用到双星系统中时需要考虑的情况变化.双星系统中,由于伴星的引力扰动,行星形成与之在单星系统中相比变得更加复杂.伴星的引力可以激发起星子的轨道,从而使得它们的碰撞速度增大到大于星子的表面逃逸速度,甚至大于使星子碎裂的极限速度.行星形成的中间(第2)阶段—从星子到行星胚胎,因此变得问题重重和扑朔迷离.我们接下来的内容将主要集中在这个问题很多的中间阶段,看星子能否以及如何顺利通过这个阶段.     

正在蒸发的原行星盘

在茧状星云深处,年轻恒星坍缩并有行星形成。天文学家在托洛洛山4米望远镜拍摄的高分辨率的船底星云图像中现已发现12个这样的茧状星云,天文学上称它们为原行星盘。船底星云是第二个发现含有原行星盘的星云。另一个是由夏威夷的凯克望远镜和哈勃空间望远镜拍摄的猎户星云。     

触发式恒星形成特征的搜寻和1.3cm波段的谱线巡测

正本论文分为两个部分.第1部分基于紫金山天文台13.7 m毫米波望远镜的分子谱线巡天项目—"银河画卷"计划,对一个红外尘泡的样本和一个大天区的~(12)CO/~(13)CO/C~(18)O(J=1-0)成图观测,搜寻触发式恒星形成的运动学特征,并结合红外卫星和射电连续谱档案数据,研究相应的分子团块、年轻恒星分布及恒星形成规律等.第2部分是利用Effelsberg-100 m望远镜对IRC+10216和Orion KL进行了1.3 cm波段的谱线巡测.     

低质量Kepler行星的潮汐演化研究

Kepler空间计划发现了大量半径小于4 R_⊕(R_⊕为地球半径)的近轨道行星,成为Kepler探测的特色之一,它们对当前的行星形成模型提出了新的挑战.行星与其中心恒星之间的潮汐效应对重塑这类行星的轨道构型具有重要影响.基于各种初始的轨道分布数值模拟了近轨道、低质量行星的潮汐演化,定性地给出了行星最后的轨道分布特征,轨道半长轴和峰值均随着初始的半长轴和偏心率增大而变大.对于初始的平均半长轴在0.1au以内,平均偏心率大于0.25时,数值模拟结果与观测比较接近.潮汐耗散系数、恒星和行星的质量等相关参数对潮汐演化后的半长轴分布影响都比较小.基于数值模拟结果,尝试了揭示低质量行星的形成机制:它们很可能形成于原行星盘的较远处,具有中等的轨道偏心率,后来在原行星盘中经历了Ⅰ类迁移到达目前的轨道,但是这不能排除行星的当地形成机制.     

红外源IRAS 05437-0001和IRAS 05351+3549的CO分子谱线观测研究

利用紫金山天文台青海观测站13.7米射电望远镜对红外源IRAS05437-0001和IRAS05351+3549附近区域进行了CO(J=1-0)的分子谱线观测.发现在这两个源的方向都有很强的CO发射,CO谱线还有明显的线翼成分,这暗示两个红外源存在分子外流.同时还获得了每个源5＇×5＇的成图.通过对高速气体的空间分布的观测和分析,认为这两个源为分子外流源.其中IRAS05437-0001附近区域的外流结构比较复杂,可能这一区域的外流是多极的.IRAS05351+3549附近的外流结构较简单.从两个源的红外光谱分类以及外流的动力学时标得出都是年轻星(年龄～105yrs).通过对这两个外流源的参数估算,得出两个外流源的质量损失率.     

M型星AT Mic的X射线耀发统计研究

恒星耀发是剧烈的恒星活动过程,对恒星周围行星的大气构成和生命演化有重大影响.恒星耀发的辐射主要分布在光学和X射线波段,其中耀发时X射线波段流量可以增大数十至数百倍.M型耀星是最有可能存在类地行星的宿主恒星,因此,研究M型耀星的X射线耀发分布对寻找宜居的类地行星具有重要意义,并且也可以为即将发射的爱因斯坦探针卫星(Ein...     

银盘恒星的年龄-金属丰度关系研究

该文回顾了恒星的AMR(年龄-金属丰度关系)研究的历史,评述了研究的现状;介绍和比较了确定恒星年龄和金属丰度的有关方法;分析和讨论了最近有关AMR研究的4个大样本工作,分别利用每两样本之间的共同样本星,详细比较了它们分别给出的恒星年龄、金属丰度和AMR;结果表明样本的选择效应以及确定恒星年龄和金属丰度的方法或采用参数的不同都会影响AMR.通过比较选取了恒星年龄比较一致且金属丰度精度相对较高的2个样本,分别包括4 007和1 042颗恒星,用纯运动学标准确定了各自的星族成分,分别讨论了薄盘和厚盘恒星的AMR,结果显示厚盘恒星的存在明显的AMR,而薄盘恒星的A:MR不如厚盘那么明显,也提出了进一步研究AMR需要开展的几项工作.     

大质量年轻星体的红外谱研究

本文对一批中心星光度大于１０３Ｌ⊙,质量大于７～８Ｍ⊙的大质量年轻星体（ＹＳＯｓ）进行了研究．利用近几年对这批源进行的ＪＨＫ波段的观测以及其它台站的红外测光和ＩＲＡＳ点源资料,得到了这批源的红外能谱．根据它们在７－２３μｍ间的低分辨率光谱（ＬＲＳ）,确定了其尘埃粒子的类型,并将其分成三类：（１）具有９．７μｍ的硅酸盐特征;（２）具有１１．３μｍ的ＰＡＨ特征;（３）特征不明显或谱噪音较大．本文采用球对称、各向同性、吸收和散射同时考虑的辐射转移模型,对１２个大质量年轻星体进行了红外能谱拟合,得到了这些源的一系列重要的物理参量,如：中心星的光度和表面有效温度、特征波长上的光深以及包层的尘埃温度和密度随半径变化的幂律等．模型拟合的结果显示：（１）在大部分尘埃包层中,尘埃温度随尘埃包层半径的分布为Ｔｄ（ｒ）∝ｒ－０．４±０．０３,它与假设尘埃的吸收／发射效率Ｑ（ν）＝Ｑ０（νν）β,β＝１时的理论预期一致．（２）尘埃密度随尘埃包层半径的分布为ｎｄ（ｒ）∝ｒ－２．０～－１．５,该关系式间接反映了恒星形成早期,分子包层从等温塌缩到自由下落的过渡．     

富尘埃宽发射线类星体的CO发射

富尘埃宽发射线类星体在星系演化中十分关键,而星系中分子气体的信息有助于人们了解其恒星形成潜力等性质。使用IRAM-30m望远镜对红移0.5 ⊙·a^-1,气体耗竭时间为(20～300) Ma。将它们的红外光度与CO光度进行比较,发现该富尘埃宽发射线类星体样本的恒星形成效率相对其他亚毫米波星系及类星体无明显区别。在该样本中发现了活动星系核相对强度与气体耗竭时间的负相关关系,这与目前的类星体演化理论相符。     

对行星状星云的深入研究

对于恒星的死亡过程,天文学家们已基本弄清楚了。但哈勃空间望远镜(ＨＳＴ)拍摄的许多行星状星云的照片所显示出的一些细节却给理论工作者带来了新的研究课题。当一颗几个太阳质量的类似于太阳的恒星到达其演化的晚期时,它便胀大成为一颗较冷(约2500Ｋ)的红巨星。这时,以太阳为例,其体积可扩大到将火星绕日轨道包括在它的边界以内,并以星风的形式失去质量,紧跟着就以超级星风(Ｓｕｐｅｒｗｉｎｄ)的形式更快地丢失质量。这些被抛射出去的星体总质量相当大的部分的物质便形成了行星状星云。与此同时,恒星的核心部分紧缩成一颗地球般大小、密…     

棒对星系核区恒星形成活动的影响

利用SDSS光谱,研究了IRAS卫星亮红外源星表中的盘状星系中的恒星形成性质,并着重探讨了棒对星系核区恒星形成活动的影响.利用星族合成的方法得到了每个样本星系核区的恒星组成性质、恒星形成活动的强度等信息,并比较了星系整体和核区恒星形成性质的差异.得到的结论:除去相互作用,样本中的棒星系显示出比非棒旋星系更强的核区恒星形成活动和更多的年轻星族成分.     

NGC 3603星团中的大质量逃逸双星

非团环境中的大质量恒星以及大质量双星的起源是理解大质量恒星形成和演化的关键问题之一. 年轻大质量星团内的动力学交会过程是产生大质量逃逸星的重要途径之一. 选取了银河系内年轻大质量星团NGC 3603外围的两个碰撞星风系统候选体MTT68A和MTT71作为研究对象, 通过分析\emphChandra X射线观测以及\emphGaia第2批数据发布(DR2)中的天体测量结果, 研究它们作为相互作用的大质量双星系统的起源. X射线数据的分析表明, 它们的X射线能谱中存在Fe XXV发射线成分; 相较于普通O型星, 以双温等离子体模型拟合得到偏高的高温成分温度($\gtrsim$2.0keV), 并且X射线光度与热光度的比值也较高($\gtrsim10^{-5.8