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)、     

卫星星系动力学状态对星系属性的依赖

基于Sloan Digital Sky Survey(SDSS)数据,采用van den Bosch等发展的自适应方法从星系样本中挑选出中央星系及其卫星星系,然后研究卫星星系速度弥散与中央星系/卫星星系属性的关系.和之前的研究一致,卫星星系平均速度弥散随着中央星系质量增大而增大,并且红中央星系所在星系群的速度弥散比蓝中央星系要大.发现平均而言,在红中央星系周围,卫星星系的速度弥散和其质量之间没有明显关联.但是在蓝中央星系周围,质量大的卫星星系速度弥散偏大,而红卫星星系的速度弥散要比蓝卫星星系偏大.进一步的研究表明,在相同的暗晕中,卫星星系速度弥散和卫星星系质量并不相关.有意思的是,如果红中央星系周围同时有红和蓝卫星星系,那么红卫星星系的速度要小,对其中的物理机制进行了初步的探讨.此外还发现,若中央星系周围只有红或蓝(质量大或小)的卫星星系时,有红(或质量大)的卫星星系所在的暗晕的速度弥散要大于有蓝(或者质量小)的卫星星系的暗晕,这表明卫星星系属性对于暗晕质量测量是有影响的.     

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。     

宇宙画廊

Arp87,我们的宇宙近邻中已知的数百个相互作用星系之一。在“哈勃”空间望远镜的注目下呈现出了多姿的面貌。Arp87位于狮子座,距离我们大约3亿光年,最早由天文学家Halton Arp于上世纪60年代编入“特殊星系星表”。位于左下较大的星系是NGC3808,右上是NGC3808A。NGC3808是一个几乎完全正向对着地球的旋涡星系,有一个明亮的恒星形成环和几个醒目的尘埃臂。NGC3808A则是一个侧向旋涡星系,也有一个由恒星和星际气体组成的环在它周围绕行,     

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。     

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。     

“钱德拉塞卡”发现星系晕

NGC4631是一个非常像银河系的近距旋涡星系。最近发现在它周围有一个巨大的热气体晕。这一发现使我们对银河系乃至一般的星系的结构和演化有了进一步的了解。 该发现是由马萨诸塞大学的旺领导一个天文学家小组,用钱德拉塞卡X射线天文台和哈勃空间望远     

星系际弥散恒星成分研究进展

对于星系际弥散恒星的研究是分别从观测、数值模拟和半解析模型这三个方面进行的.现在已经在邻近星系团及中低红移处观测到弥散恒星,甚至在Virgo及Coma星系团中观测到了单个的弥散恒星.观测数据的积累使得人们能够从统计上了解星系际弥散恒星的性质.研究表明星系际弥散恒星围绕着星系团势阱中心呈椭球状对称分布,其在星系团恒星总质...     

字宙的早期温度探明

5月19日一个由印度天文学家领导的研究组宣布成功地测量出早期宇宙的温度,那时宇宙温度为零下264摄氏度,这比如今宇宙微波背景的零下270度略暖和一些。研究小组实际测量的是110亿光年之外一个类星体中一氧化碳的温度,他们测量了一氧化碳的波长,该波长受星系中气体温度的影响,而这些气体温度的加热则来自于宇宙微波背景辐射。     

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。     

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.     

“钱德拉”发现阿贝尔160中的瞬现余迹

钱德拉X射线天文台拍摄的阿贝尔160的X射线图像英国和美国的一个天文学家小组通过钱德拉X射线天文台发现了星系穿过星系团阿贝尔160时留下的热气体的瞬现余迹。宇宙中大多数星系是在星系团里的,一个星系团所包含的星系少则几个多则几千个。星系团浸在热气体中,由于星系团成员星系的合力气体保持在原位置。单个星系以每秒几千千米的速度穿过气体,并产生类     

致密星系群SCGG223的ASCA观测

光学观测表明,致密星系群ＳＣＧＧ２２３中成员星系的速度弥散高达１１０６ｋｍ／ｓ,并且整个星系群处于平衡状态,星系群的数值模拟也显示,ＳＣＧＧ２２３是维里化的,这些光学波段上的研究结果暗示,ＳＣＧＧ２２３可能具有星系团量级的大引力质量,其星系际气体则很可能处在极高温的状态,为了证实这些推测,作在１９９９年２月利用ＡＳＣＡ卫星对ＳＣＧＧ２２３了Ｘ射线观测。通过光谱分析,获得了它的气体温度和０．５～     

木星、土星、天王星及其规则卫星的形成

太阳系原始星云盘内木星和土星区域,尘粒先形成行星的固态核.固态核的质量增加到10~(25)克量级时,就开始吸积气体,在核周围逐渐形成了自转着的扁气壳.尘粒和小冰块进入气壳后,大部分落入核,小部分由于气壳物质的阻尼而使其轨道的e,i值减小,在核周围形成很扁的星子盘,规则卫星就在其内形成.气壳物质后来落到核上面,成为木星和土星的中层和外层.由于中心体的质量增加,规则卫星的轨道便缩小几倍.靠近土星的卫星落人土星的洛希极限内,瓦解为土星光环.天王星未形成气壳.质是约天王星质量的5％的残余大星于碰到天王星,使它侧向自转起来;同时碰出很多物质,这些物质的一部分在天王星赤道面上绕天王星转动起来,并较快地冷却,形成了五个天卫和最近发现的光环。     

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。     

宇宙画廊

五彩缤纷而又混乱神秘的旋涡星系半人马座A。在上面这张组合照 片中,不同波段的图像可以提供给我们夫于这个星系过去的不同的 线索。在显示为红色的低能量无线电波段,明亮的辐射瓣穿过厚厚的尘埃带。在显示为绿色的较高能量无线电波段,一道来自星系核心的明亮喷流十分显眼。而显示为白色的可见光波段,组成星系的大部分恒星则清晰可见。最近,钱德拉X射线天文台刚刚获得了半人马座A的X射线图像,图中以蓝色表示,可以看见可能是在一千万年前星系爆炸时从星系核心喷出的弧状气体。关于半人马座A如此混乱的原因,还未有定论,一个假说认为,这源于约一亿年前半人马座A吞噬了一个较小的星系所致。     

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.     

Tully-Fisher关系与重子Tully-Fisher关系的研究进展

Tully-Fisher关系和重子Tully-Fisher关系(简称TFR和BTFR)反映盘星系光度(重子物质质量)与气体旋转速度之间的关系。TFR和BTFR不仅是宇宙中重要测距工具,还是检验宇宙学模拟正确性的重要标尺。早期人们用各种波段的光度研究TFR,其中I与R波段弥散最小;后来的工作也采用星系恒星质量与旋转速度的关系。相比于TFR,BTFR具有弥散更小、适用范围更广的优点。星系旋转速度研究上,干涉阵望远镜相对于单天线的主要优势包括能得到更高的空间分辨率和速度场,再借助倾斜环模型能将中性氢运动特征参数化;而像FAST这样的大口径单天线望远镜,由于灵敏度高,在探测超弥散星系(UDG)等暗弱源候选体方面有优势。除综述研究进展以外,还初步研究了大质量星系BTFR受气体含量的影响。     

近邻盘星系的演化及恒星形成历史研究

正星系是构成宇宙的基石,其形成与演化是21世纪天体物理研究领域的前沿课题之一.近邻星系具有大范围的空间参数,可以较为容易地获得高空间分辨率和高信噪比的观测数据,为研究星系形成与演化的理论模型提供最丰富的观测约束,因此近邻星系是研究星系形成、结构和演化历史的理想"实验室".为了了解星系的形成与演化历史,对单个星系个性特征的研究是非常有必要的.在星系个性特征的研究方面,唯象模型体现了其独特的价值.本文利用唯象模型分别研究了一个较为简单的、孤立的     

活动星系核动量驱动反馈机制的研究

观测中发现星系中心超大质量黑洞的质量与星系核球速度弥散或星系核球质量之间存在紧致关系。一般认为这类关系是由活动星系核反馈造成的,但是活动星系核反馈过程的微观物理实现并不清楚。甚至活动星系核反馈的提出者(Silk)也对其有效性提出质疑。利用星系的观测数据重新考虑了活动星系核的反馈过程,检验了活动星系核反馈的有效性。收集了一个包括29个星系的样本,通过样本星系的观测数据对它们的势场和由动量反馈而致的气体壳层在势场中的运动做了更准确的研究,发现绝大多数星系的动量反馈是有效的。