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。     

星系中分子气体物理性质的观测研究

为了研究亮红外星系中分子气体的物理性质,本论文给出了一个小样本近邻亮红外星系初步的观测结果、一个高红移星系IRAS F10214+4724的详细研究以及一个近邻亮红外星系ARP 302的高分辨研究.另外,对Perseus星系团中存在的分子气体给出了高分辨的观测,并研究其气体的运动学状态.对一个小样本的亮红外星系,得到了CO(J=3→2)的成图结果,揭示其气体分布都集中在星系中心或者是并合星系的中心及其星系核的重叠区域.对于其中的一个源NGC 3256,给出了其CO(J=3→2)、     

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。     

高红移射电星系的研究进展

本文介绍了高红移射电星系近年来的研究进展。新的天文观测手段和技术方法的发展，导致了一批高红移射电星系的发现。多波段的联合研究，揭示了出高红移射电星系光学／红外辐射与射电结构之间的成协现象。开发这些亮而远的射电星系研究有助于我们了解早期的演２化及星系活动的内在原因。     

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。     

具有后星暴活动的类星体

利用星族合成和合成谱能量分布的方法,对10颗新的红移在0.3附近的后星暴类星体的宿主星系的星族年龄、黑洞质量以及爱丁顿比率的研究表明:这些后星暴类星体的黑洞质量约108M⊙,热光度为爱丁顿光度的百分之几,宿主星系的年龄介于几百Myr到几Gyr之间.这一结果表明在并合触发的星暴活动和类星体被触发(或光学可见)之间存在着时间延迟.后星暴类星体的合成谱能量分布显示其和极亮红外星系的联系密切,推算出的红外光度也已经达到了亮红外星系的级别,暗示这些光学光谱选择的类星体很有可能处于极亮红外星系向光学类星体演化的过程中.     

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.     

早型旋涡星系M81 (NGC 3031)的形态学解构研究

利用星系解构软件GALFIT通过面亮度轮廓拟合对近邻早型旋涡星系M81 (NGC 3031)进行形态学解构,旨在探究M81星系的结构组成并对其进行形态学量化.通过6种解构模式,对M81进行了不同复杂程度的结构分解,其中最复杂的解构模式包含核球、盘、外旋臂、内旋臂、星系核5个子结构.研究结果显示, M81有一个Sérsic指数约为5.0的经典核球,其形态和光度在不同解构模式中均保持稳定; M81星系盘的Sérsic指数约为1.2,但它的形态参数和光度与是否分解内旋臂相关.不同子结构的组合对作为混合体的星系整体的形态有不可忽视的影响.星系解构的结果提供了不同解构模式适用性的建议:其中核球+盘+星系核的三成分解构适用于大样本星系的核-盘研究;而考虑旋臂的复杂解构则适合于对星系子结构的精确测量,如小样本(或个源)研究.基于Spitzer-The Infrared Array Camera (IRAC) 4.5μm的单波段图像的形态学解构研究是后续一系列研究的开始,在此基础上未来将会对M81进行多波段解构,同时研究不同子结构的光谱能量分布和星族性质,并推断M81各子结构的形成历史和演化过程.     

星系形成的半解析模型研究进展

基于目前流行的冷暗物质等级成团理论的星系形成的半解析模型取得了很大进展．在引入一系列合理的关于重子物质物理过程的假设，如气体冷却、恒星形成率、超新星能量反馈以后，结合N体数值模拟，星系形成的半解析模型一方面能较成功地预言许多与观测符合的近邻星系的性质，如光度函数、星系的两点相关函数、Thlly-Fisher关系、星系团中椭圆星系的颜色一星等关系等；另一方面还能较成功地预言宇宙的恒星形成历史，以及一部分高红移星系的性质，如Lyman-Break星系的数目随红移的分布．但是最近一些观测表明，半解析模型在高红移预言的大质量星系较少，且红星系数目也较观测少．重点讨论半解析模型成功与不足之处，并指出解决这些问题可能的途径。     

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.     

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     

极亮红外星系的HST面源测光研究

星系间的相互作用和合并是一个非常普遍的现象,在星系的形成和演化过程中扮演了一个重要角色。理论和实测都有表明星系并合是椭圆星系形成的重要途径。极亮红外星系（ＵＬＩＲＧｓ）与星系间的相互作用和并合密切相关,是研究星系并合现象的理想实验室,对它们的测光研究将有助于理解星系的并合过程。哈勃望远镜（ＨＳＴ）的高分辨率观测为这方面的研究提供了条件。我们利用哈勃望远镜（ＨＳＴ）的宽场行星照相机（ＷＦＰＣ２）对极亮红外星短曝光巡天的Ｉ波段数据,选出了一个子样本。该子样本由２１个以单核为主的极亮红外星系组成,这些星系一般处于星系并合的晚期。我们对这些星系进行了面源测光研究,并根据面亮度轮廓与Ｒ１／４律的差别利用χ＾２判据律将它们分成了两大类：第一类八个星系的面亮度轮廓可以用Ｒ１／４律很好地拟合;而第二类星系在面亮度轮廓与Ｒ１／４     

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。     

近邻星系恒星形成区光谱观测研究

近年来随着国际8~10 m口径望远镜数目的不断增加,4 m及以下口径望远镜已成为中小型望远镜.如何利用中、小口径望远镜做出有影响的科学成果,须做到"有所为,有所不为".为此,自2013年开始针对国家天文台2.16 m望远镜推出了重点课题支持计划.介绍的"近邻星系恒星形成区光谱观测研究"为2.16 m望远镜支持的3个重点课题之一.它将利用2.16 m望远镜3 yr、每年30个暗夜或灰夜的观测时间,开展20个近邻、大星系中多个恒星形成区、平行星系主轴方向和垂直主轴方向的光谱观测,获得一个有显示度的、科学意义重要的近邻星系恒星形成区和径向分布的光谱样本.同时该课题还利用6.5 m多镜面望远镜(MMT)的观测时间,开展近邻、特大星系的恒星形成区的光谱观测.利用2.16 m望远镜和MMT望远镜观测得到的星系不同区域的光谱数据,结合已有的紫外、光学、红外波段宽带滤光片数据和BATC(Beijing-Arizona-Taiwan-Connecticut)15个中带滤光片数据,可开展星系尘埃消光、恒星形成率、金属丰度和星族特性二维分布等方面的研究;开展星系二维特性和星系形态、星系环境关系的研究.将介绍这个重点课题的科学意义、星系样本的选取、光谱观测策略和星系NGC 2403的光谱观测和初步研究结果.     

CANDELS场中高红移大质量星系的形态结构性质

基于CANDELS(Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey)5个深场巡天的多波段测光数据和HST WFC3(Hubble Space Telescope Wide Field Camera 3)近红外(F125W和F160W)高分辨率观测图像,利用质量限(恒星质量M_*10~(10)M_⊙)选取了8002个红移分布在1z3范围内的星系样本,并对这些大质量星系的形态和结构性质进行了定量分析研究.通过星系形态的神经网络分类方法(Conv Nets),将样本中的星系划分为4类:椭球星系(SPHeroids,SPH)、早型盘星系(Early-Type Disks,ETD)、晚型盘星系(Late-Type Disks,LTD)和不规则星系(IRRegulars,IRR).结果发现星系的形态和结构随红移发生演化,在高红移宇宙星系主要表现出不规则形态,但到低红移处椭球和盘主导的哈勃星系形态序列已经形成.在相同红移区间内,不同类型星系的物理尺寸(r_e)中值从大到小的排序是IRR、LTD、ETD和SPH,而对应的Sersic指数(n)中值大小排序却相反.另外,不同类型星系的re与红移之间存在明显的演化关系,但这样的现象在平均轴比(b/a)和Sersic指数与红移的关系中并没有被发现.     

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。     

晚型旋涡星系及其盘的颜色星等关系

从Sloan数字巡天(Sloan Digital Sky Survey)第二批释放的数据(Data ReleaseTwo,简称DR2)中,选择了395个在r波段亮于15等的晚型旋涡星系作为样本,研究了这些星系及其盘的颜色星等关系.结果表明晚型旋涡星系及其盘的三个颜色g-r,r-z和g-z均与r波段的绝对星等有紧密的相关关系,越亮的星系(或盘),颜色越红,而且星系的相关性比盘的更强.     

面向类旋涡星系盘有效厚度的获取及图像处理方法

面向类(face-on)旋涡星系盘的有效厚度或标高不能通过表面亮度测光的方式测量.为了获得面向类旋涡星系盘的厚度参数,将基于三维星系盘引力势Poisson方程在等角对数螺旋型物质密度扰动情形下的解,运用一种解析法对面向类旋涡星系盘的标高进行测算.为了去除星系核球的光污染而获得旋臂最内点位置(r0)的重要参数,使用了在星系观测图像中扣除双成份(盘+核球)测光模型的图像处理方法.通过对旋涡星系相关结构参数的拟合测量,各得到了一个普通旋涡星系(S)与棒旋星系(SB)的有效厚度与相关参数,并给出了它们的球盘比(rb/rd)和星系盘的标长与厚度之比(rd/H).采用这种在观测图像中扣除双成份测光模型的方法,将更容易看清旋臂结构的最内端,因而这里获得的禁区半径r0的数值往往比从原星系图像上直接测量的数值要小,获得的星系盘有效厚度将更薄.     

卫星星系的数目与中央星系性质关系的研究

卫星星系是研究星系形成的有力探针.近期的研究指出,中央星系是椭圆星系时,其卫星星系数目比旋涡星系多.为了探究这种差异,采用了新一代流体动力学模型(The Next Generation Illustris Simulations,简称TNG模拟)中TNG300-1的数据,选择了恒星质量范围为1010M⊙·h-1Mc1012M⊙·h-1的中央星系,同时根据星系的核球质量与星系的恒星质量的比值(B/T)将这个范围的中央星系划分为旋涡星系和椭圆星系.使用统计学的方法进行分析后发现:当控制暗晕质量分布,使得不同形态的中央星系所处的暗晕的质量分布完全相同时,卫星星系分布存在新的差异,即旋涡星系的卫星星系数目更多.这一结论和观测结果相反,产生这一差异的主要原因是:旋涡星系的卫星星系包含更多的冷气体,使得旋涡星系的卫星星系恒星形成效率更高.     

由对FRⅡ射电星系的X射线观测试预言射电噪活动星系核的X射线喷流

在早期的文章中,基于耀变体(Blazar)的知识,我们预言了在射电噪活动星系核(AGN)中心10 kpc范围内X射线喷流的存在.钱得拉(Chandra)卫星最近对低功率射电星系的X射线观测与我们的预言相一致.在本文中我们研究了kpc尺度喷流中的电子加速,并建议通过对强的FR Ⅱ射电星系中所预言的X射线喷流的钱得拉卫星的X射线的观测,来研究红的耀变体中的康普顿冷却以及在内部致密喷流和大尺度延伸喷流间环境的不同.以上的研究可以进一步检验我们的关于射电噪活动星系核中kpc尺度X射线喷流的模型.