H_2的中红外波段研究进展

近年来红外望远镜的发展使得研究人员可以利用红外光谱数据探测到H_2的旋转谱线。这些谱线来源于"温"的分子气体。首先介绍关于H_2辐射的研究现状以及目前的研究热点,然后着重讨论在中红外波段观测到的H_2辐射与恒星形成以及与总分子气体质量之间的关系。对使用不同方法和不同数据的工作进行数据和方法的交叉检验后发现:在恒星形成星系中,H_2在中红外波段的辐射与恒星形成相关,而在活动星系核中是由激波激发,与恒星形成无关;另外,星系中的总分子气体质量可由H_2在中红外波段的辐射通过建模推出。从不同类型的星系推出的总分子气体质量与H_2辐射的相关性不明显,但总分子气体表面密度与H_2辐射有一定的相关性。从几个方面对这一结果进行解释。最后,对全文进行了总结并对未来的研究做出展望。     

星系中分子气体与恒星形成的研究进展

星系中气体转化为恒星的过程决定了星系的结构和演化,因此研究恒星形成最直接的原料——分子气体的含量、分子气体形成恒星的规律以及会受哪些物理机制的影响,对于理解星系的形成和演化具有重要意义。近年来,随着观测技术和设备(尤其是射电望远镜)的发展,天文学家可以在不同尺度上探测到越来越多星系的多种分子多种能级跃迁的谱线。首先,介绍了探测分子气体的多种方法和新的发现;然后基于CO巡天数据和致密分子气体数据,分别在统计上讨论了分子气体分布及分子气体含量与恒星形成率之间的紧密关系,并与小尺度上的恒星形成理论进行了比较;最后,结合影响星系演化的物理过程,讨论活动星系核、星系形态以及星系所处环境对分子气体的影响。     

密度波理论中星系激波的时间演化

密度波理论中星系激波的解大都假设为局部的,并且往往不考虑星际气体自引力的影响。本文取消了上述两个假设条件,求解了二维不定常气体动力学方程组,其中包括了星际气体的自引力效应。研究了在外加扰动螺旋引力场的作用下,轴对称气体盘中星系激波的形成过程。得到了星系激波的运动和密度分布特征。与非自洽的局部激波解相比,两者的定性特征相似,但定量结果有较大差别。计算表明,星系激波宏图的图样速度随时间和空间而变化,变化的大小甚致超过了外加密度波的图样速度。形成星系激波的特征时间约为5×10~8年。由于激波宏图与外加密度波宏图的相对缠卷,难于维持准稳恒的星系密度波,但每一具体时刻仍有大尺度的星系激波宏图。     

高红移星系特征与星系环境

本文在星系有偏袒形成的冷暗物质模型框架下,假定星系都在红移～5时形成,研究了星系群和星系团的形成对星系演化的影响。由示冷暗物质模型中各种不同尺度扰动的幅度相近,星系群和星系团的维里化与星系的维里化在时间上比较接近,在星系群或星系团的维里化过程中获得巨大维里速度的星系仍然富有气体,因此,当它们因为频繁的互相碰撞,或者因为进入星系团中心区的稠密星系际介质受到巨大冲压,或者是被附近射电星系的喷流所产生的高压茧状体所包容,都可能激发活动性,造成恒星的爆发性形成.高红移星系团中观测到的B-O效应和高红移射电星系的光学像与射电喷流同轴向现象都可以据此得到解释.     

恒星形成星系主序关系的研究进展

恒星形成星系的恒星形成率与其恒星质量的相关关系被称为恒星形成星系主序关系,是描述星系演化的基本关系之一。准确测定不同红移处主序关系的斜率、弥散和零点能够对理解星系恒星形成活动的演化及其物理过程提供关键的观测限制。已有的研究揭示,恒星形成星系的整体恒星形成率从z■2到z■0下降为原值的1/30,气体消耗时标却由5亿年增至15亿年;主序关系的斜率在大质量和小质量星系段有变化,反映出决定恒星形成活动的物理过程有系统差别;而星系可能经历多个阵发性的恒星形成爆发活动,有助于更好地解释主序关系的弥散。随着观测能力的提升,对高红移宇宙(z■1~3)的恒星形成星系的研究也更加深入。恒星形成星系主序关系的特征随红移的变化规律为理解星系演化提供关键的观测约束。     

恒星速度椭球分布律对旋涡星系的影响

本文讨论在考虑恒星速度椭球分布情形下旋涡星系的性质。由分析可知:旋涡星系的运动是恒星“气流”的紧卷旋涡式轴对称基本运动与密度波扰动的迭加,也即既有物质运动也有波的传播。当旋涡星系的旋臂为曳式时,它是旋闭的,并且恒星速度的椭球分布能导致星系密度波模式的不稳定。这种不稳定性提供了激发并维持星系密度波的一种机制,得以使且系旋臂长期维持。     

星暴与黑洞有关

钱德拉塞卡X射线天文台的最新结果表明,称为星暴的恒星形成活动对中等质量和特大质量黑洞的产生是至关重要的。 星暴星系是以异常高的恒星形成率和继之的恒星爆发为特征的。这种形成过程在星暴星系里经常是非常激烈的,以致热气体泡逸出星系范围。 西北大学的扎第和他的同事最近让“钱德拉塞卡”瞄准距我们2500光年,离银河系中心疑似特大质量黑     

低面亮度星系的观测特性

光学、近红外、红外、紫外、射电等波段及CO的观测研究表明,低面亮度星系是相对没有充分演化的系统,气体成分比例较高,金属丰度和恒星形成率较低。这样的星系为研究星系的形成和演化提供了新的资料和证据。主要阐述了低面亮度星系的观测特性,包括探测与搜寻、选择效应对观测研究的影响、低面亮度星系的划分、星系的颜色和星族特征、星系的演化和恒星形成、金属丰度、数密度及光度密度;最后,介绍了几个特殊的低面亮度星系。     

旋涡星系中星际气体的作用

本文讨论旋涡星系中星际气体所起的作用,采用双气盘模型模拟盘状星系。由分析可知:1.由于星际气体与恒星具有不同的速度弥散度,因此恒星臂必然与气体臂分离。2.这样的分离导致密度波的旋涡模式的不稳定性。3.为使密度波得以长期维持,星系中气体密度与恒星密度之比η应小于某一值。4.系数η越小,则旋臂越紧卷。     

星系中原子和分子气体的半解析模型

星际气体是星系中重子物质的重要组成部分,其中的分子气体（主要是分子氢H₂）以及原子气体（主要是中性氢HI）对于星系中发生的各个物理过程至关重要。本文在前人的星系形成和演化的半解析模型基础上,加入了描述星系盘中分子气体和原子气体成分的物理模型,来研究分子气体和原子气体对于星系形成和演化所起的作用。我们主要使用了马普天体物理所Munich Group的L-Galaxies半解析星系形成模型,并借鉴了星系化学演化模型的方法,把半解析模型中的每一个星系盘分成了多个同心圆圈,然后在每个圈中分别追踪气体下落、分子气体和原子气体转化、恒星形成、金属增丰、超新星爆发加热冷气体等发生在星系盘上的物理过程,并且每个同心圈都是独立演化的。在我们的模型中,一个基本假设是每个时间步内气体都是以指数形式下落到星系盘上,并且直接叠加在已有的气体径向面密度轮廓之上,其中指数盘的标长r_d正比于星系所在暗物质晕的维里半径r_vir与旋转参量λ的乘积。我们的模型使用了两种描述分子气体形成的模型:一种是基于Krumholz等人解析模型的结果,其中分子气体的比例与局域气体面密度以及局域气体金属丰度相关;另一种是分子气体比例与星际压强相关的模型,根据Obreschkow等人的近似,分子气体的比例与气体面密度以及恒星质量面密度相关。由于恒星形成过程发生在星际巨分子云之中,并且根据Leroy等人的观测结果,恒星形成率面密度近似正比于分子气体的面密度,因此我们在模型中使用了与分子气体面密度相关的恒星形成规律。     

极贫金属晕星中Eu元素的起源

快中子过程(r-过程)发生在富中子的环境中.但是它所在的具体天体物理环境并不是很清楚.随着观测的进展,近年发现了很多的极贫金属的晕星.它们有两个特征:一是快中子元素超丰,并且相对丰度与太阳上的一致.另一个特征是当金属丰度一样时,星体中快中子元素的含量有大的弥散性.这为研究r-过程起源提供了一种独特的途径.模拟计算的方法,用于研究星系演化的过程,以及相伴发生的恒星的快中子核素含量的弥散性,可用来了解快中子元素的起源这样得出的星系演化模型,不仅包含了气体区域自发的恒星形成,而且考虑了超新星爆发激发的恒星形成.结果显示,低质量端的超新星应是快中子核素的产生地.同时,超新星引起的星系演化的不均匀性不足以解释观测到的晕星快中子元素含量的弥散,因此这个问题还有待于更进一步研究.     

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.     

盘状星系中星际气体的三维分布

本文从气体动力学的基本方程出发,讨论了在银河系的恒星和气体的总合引力场作用下,星际气体的大尺度三维结构.求出了星际气体空间分布的精确解,用此结果讨论了盘状星系中气体的峰值分布问题.分析了星系翼的一般特征,并具体地计算了银河系中星际气体的等密度曲线,提出了银河翼结构的一些可能趋势.     

主并合星系对SFR的增幅与其他参数关系的研究

主并合星系对是研究星系同时受到本身与外部环境影响的绝佳实验对象,而星系恒星形成率的变化可以示踪这些影响产生的作用.星系的恒星质量、星系对之间的投影距离与相对倾角都是影响恒星形成率的几个重要因素.研究结果表明,更大恒星质量星系倾向于有更大的恒星形成率增幅,相对倾角接近平行的星系同样趋于有更大的恒星形成率增幅,而投影距离在研究范围内与恒星形成率没有相关性.     

星系的光学巡天

二十世纪,星系天文学诞生。人们意识到这类天体是有别于银河系里的恒星与星云的。专门的星系巡天这个时候才真正开始。     

椭圆星系中的星系际尘埃

该文总结了近年来椭圆星系中尘埃起源研究中的一些关键问题,包括尘埃大小的分布及其组成、椭圆星系恒星质量损失速率、尘埃的两种加热机制(恒星辐射加热和电子-尘埃碰撞加热),以及由此导致的尘埃温度分布;尘埃的总质量估算;由热离子导致的尘埃破坏速率,以及与此相关联的椭圆星系热气体分布,等等.综合考虑这些因素,作者认为热气体分布对于椭圆星系中尘埃存在和破坏的影响不可忽视,椭圆星系中星系内部恒星质量损失产生尘埃的起源可能占据着非常重要的地位.     

星系中分子气体和原子气体的研究进展

星际介质中的分子气体(主要是分子氢H2)和原子气体(主要是中性氢HI)成分是星系中重子物质的重要组成部分,它们对于星系中的各种物理过程至关重要。近年来随着观测技术的提高,分子气体和原子气体的观测结果越来越多,其中中性氢主要依靠21 cn氢原子射电辐射和DLA吸收体来观测,分子氢则通过一氧化碳作为示踪分子来探测。在这些观测结果基础上,理论工作者建立了一系列模型来解释和研究星际分子原子气体的转换,分子气体与恒星形成,分子气体和原子气体在星系形成和演化中所起的作用等,并为将来更进一步的观测提供了指导和预言。     

宇宙信息

金牛—御夫巨分子云是离我们最近的恒星大形成区,其中心距离我们大约450光年。在这个分子云中充满了新诞生的正在发生很大变化的恒星。一些小质量或中等质量的恒星被气体和尘埃盘环绕着,就像太阳在它诞生后几百万年时的样子。金牛座XZ的年龄约100万年,在毕星团后面,亮度在10～17等之间变化。最近“哈勃”将它分解成一对双星,两子星的间隔至少有40天文单位,相当于冥王星到太阳的平均距离。     

宇宙信息

ＩＳＯ发现星系形成的黄金年代　　由欧洲空间局红外空间天文台(ＩＳＯ)承担的“深空巡天”(ＤｅｅｐＳｕｒ ｖｅｙ)揭示 ,星系是在大约 1 0 0亿年前所谓星系形成的黄金年代诞生的。他们进一步证实了 1 999年宣布的结果 ,即这些年轻星系比以前认为的要活跃 ,正在生成许多新的恒星。ＩＳＯ的资料已经揭示了 1 0 0 0多个非常活跃的星系 ,在那里正在发生大规模的恒星形成。虽然它们的距离还无法确定 ,但欧洲天文学家相信他们正在回眸宇宙大约是现在年龄三分之二时的情景。意大利天文学家法达说 ,其中许多星系已被光学望远镜观测到了 ,但实际上…     

以星溯银河

近期,欧洲空间局“盖亚”卫星在揭开银河系形成史方面取得了重大突破。之前的研究显示,大型星系(如银河系)一般是由若干较小的星系融合的结果。于是,随之出现了一个新问题:像银河系这样的星系是许多小星系,还是少数稍大些的星系融合产生的?来自荷兰格罗宁根大学的阿米娜·海勒米(Amina Helmi)教授在其学术生涯中主要致力于寻找银河系中可能为我们提供其演化线索的“化石”。她利用银晕中恒星的化学组成、位置和轨道追溯它们的历史,并由此识别出塑造早期银河系的各个”融合者”的身份。