元素星系化学演化的分析解

利用瞬时循环近似，考虑元素产率随金属丰度的变化，得出了主要金属元素星系化学演化的分析解，结合恒星核合成结果，计算了银河系中O元素、Mg元素、Na元素、Sc元素等丰度随金属丰度的变化规律，并与观测结果进行了比较。     

考虑时间延迟后较重r-过程元素的化学演化

考虑有效产生r-过程(快中子俘获过程)元素的Ⅱ型超新星延迟爆发的因素,大体上经过10次大质量Ⅱ型超新星(M>35 M⊙)先爆发后,产生r-过程元素的Ⅱ型超新星(M=(28～35) M⊙)才开始爆发. 从星系化学演化角度看,r-过程元素的主要来源为较大质量Ⅱ型超新星(M=(28～35) M⊙). Ⅱ型超新星占Ⅱ型超新星总数的4%.核合成区域内种子核和中子源主要来自恒星自身的核反应.经计算得到星系晕中较重的r-过程元素Eu,Ba,Ce,La,Nd,Pr,Sm等元素丰度的离散情况及其化学演化.     

SDSSDR9星系对中恒星形成速率的测量与研究

星系演化是天体物理研究领域的重要课题和前沿之一.其中,星系并合演化理论在其中具有至关重要的地位.恒星形成速率是这一研究的重要参数之一.近些年来,对于恒星形成速率测量方法的研究更是取得了长足的进展.本论文选取了SDSS DR9中0z≤0.3的3 444个星系对以及4 000个场星系作为样本,通过对恒星形成速率的计算来对比研究星系相互作用对星系演化所起的作用.     

高红移星系的结构与形态研究

本文主要介绍近年来利用哈勃空间望远镜第三代宽场相机的近红外成像对高红移星系结构形态的研究.对红移1-3区间内宁静星系的研究发现其结构较近邻等质量宁静星系更致密,且有很显著的随红移演化趋势.最近的观测证据建议高红移致密宁静星系可能遵循从内而外的演化图像,干子并合可能在其演化过程中扮演了很重要的角色.在红移z1,正常恒星形成星系的结构演化符合等级成团模型的预言.高红移星暴星系,包括极亮红外星系、尘埃遮蔽星系和亚毫米星系等,多数显示了并合的形态特征,表明主并合可能是触发高红移星暴星系中剧烈星爆活动的主要机制.对高红移活动星系核宿主星系结构形态的研究显示了不同的结果:中低光度X射线选活动星系核宿主星系与比较样本中的正常星系相比并不具有显著更高的并合比例;而高光度类星体宿主星系却具有很高的并合比例.该结果表明主并合可能只在高光度活动星系核的核活动触发过程中扮演主要角色.诸多观测事实表明星暴星系、致密恒星形成星系、类星体和致密宁静星系可能处于同一演化序列之上,是高红移大质量星系演化过程中的不同阶段.     

团星系和场星系的恒星形成性质

通过对团星系和场星系的聚度参数、特征恒星形成率、星系中包含的恒星质量、金属丰度等物理参量的比较,研究了处在不同引力环境中星系的恒星形成性质.研究表明,聚度高的星系主要居于星系团中,大部分低质量星系是场星系,星系的特征恒星形成率与恒星质量和金属丰度之间存在着显著的相关.另外,团星系和场星系在红移小于0.1的范围内仍表现出了明显的宇宙学演化效应.     

两类Seyfert星系的黑洞质量与吸积率

收集了89个Seyfert星系样本,利用反响映射法和恒星弥散速度法计算了Seyfert星系的黑洞质量,分别研究了Seyfert 1和Seyfert 2星系的黑洞质量与吸积率、热光度和红移之间的相关性,结果发现Seyfert 1星系的黑洞质量与吸积率、热光度和红移之间具有强相关性,Seyfert 2星系的黑洞质量与吸积率之间具有弱的负相关性,与热光度和红移之间具有弱相关性.两类Seyfert星系的区别除了源于吸积盘倾角不同外,还可能与星系的环境、演化和星系核的活动有关.     

Ⅱ型超新星r-过程元素核合成产量及主要产量区间

根据观测到的极贫金属星中元素Sr,Y,Ba与元素Si丰度的相关性,利用WW1995与FM2004给出的Ⅱ型超新星Si的理论产量计算了极贫金属环境下各种质量超新星r-过程元素的核合成产量,将所得结果与前人的结果作了对比;进一步讨论了星系化学演化中r-过程元素核合成的主要产量区间.     

星系晕较重r-过程元素产量和丰度的离散

采用Fields等所提出的模型,将超新星爆发产生r过程元素的事件分为2类:A类(r-rich)事件和B类(r-poor)事件,结合所得到的Ⅱ型超新星r-过程元素的产量和产区,计算了贫金属星较重r-过程元素的弥散,并与观测进行对比分析,解释早期星系化学演化.得到的主要结论:从星系化学演化角度看,星系r-过程元素主要来源于大质量星,r过程核合成主要产生场所是较高质量的Ⅱ型超新星,质量范围在28M⊙≤M≤35M⊙.利用计算得到的产量及初始质量函数φ(m),确定产生较重r过程元素的Ⅱ型超新星占Ⅱ型超新星总数的比例(大约为4%),计算得到星系晕中Eu,Ba,Ce,La,Nd,Pr,Sm等元素的丰度离散情况;并对计算结果进行分析.     

极贫金属环境下超新星爆发的中子俘获元素核合成产量

极贫金属环境下超新星爆发([Fe/H]＜-2.5)形成于星系演化的早期,研究极贫金属环境下超新星爆发的重元素丰度分布及核合成,对于探索星系形成及化学演化和核天体物理学中的基本问题都起着关键作用.分析了大量极贫金属环境下超新星爆发的元素丰度的观测数据,得出中子俘获元素Sr,Y和Ba与元素Si的相关性规律,计算了极贫金属环...     

VV星表中赛弗特星系的双色图及模型暗示

双色图是一种研究恒星和活动星系核演化的有效工具。文章比较了四种赛弗特星系子类(1型赛弗特星系,1.5型赛弗特星系,2型赛弗特星系和3型赛弗特星系或低电离核星系)大双色图中的分布情况。结果发现四种赛弗特星系子类在双色图中具有显著不同的分布,特别地1型赛弗特星系比2型赛弗特星系要蓝。最后提出了赛弗特星系可能的一种演化序列:从1型赛弗特星系演化到2型赛弗特星系,最后演化为3型赛弗特星系或低电离核星系。     

星系并合与相互作用的数值模拟和观测统计

在等级成团的结构形成过程中,星系并合与相互作用是非常普遍的现象.在引力的作用下,进入主暗晕的卫星星系受到动力学摩擦的作用而落入暗晕中心与中央星系并合;星系团中的星系高速交汇给星系内部注入能量从而改变着星系的形态;来自星系团的引力场对其中的星系进行着潮汐剥离甚至将其打散.星系的并合与相互作用在星系的演化中起着重要的作用,不仅能改变星系的形态,对星系的恒星形成性质产生影响,而且与活动星系核的演化相关联.借助数值模拟的理论研究与观测研究的共同发展,促进了人们对这一领域的认识,尤其是星系的理论并合时标、观测到的星系并合统计量及演化、并合在大质量星系的质量和大小增长中的作用等.     

核心坍缩超新星中心黑洞超吸积在星系尺度上的贡献

核心坍缩超新星(Core-Collapse Supernova,CCSN)是大质量恒星演化末期的爆发现象,产生了宇宙中大多数的中子星和恒星级黑洞等致密天体.爆发可能伴随着强磁场中子星或黑洞超吸积引发的剧烈长时标伽马射线暴.CCSN还被认为是宇宙重元素的主要来源之一.本综述介绍了我们近期对CCSN中心黑洞超吸积过程的系列研究成果,主要包括研究了大质量星系中心附近伽马射线暴余辉阶段,因大量暗物质粒子湮灭电子注入而引发的光变和能谱的形态变化,探讨了其作为暗物质探测手段的可能性;研究了坍缩星框架下,中微子主导吸积流外流对核合成的贡献,及对太阳临近空间、(活动)星系等化学组分和演化的影响;最后,从数值模拟角度讨论了CCSN起源的致密天体质量分布,给出了低质量间隙可能起源于CCSN爆发能量分布的结论.     

RGB星分界点的不同对恒星演化的影响

提出恒星演化阶段分界点的不同会影响恒星在赫罗图中演化轨迹的观点．基于在恒星演化计算中质量损失率应是一连续的分段函数的考虑，使用改进后的恒星演化计算程序．采用2种不同的分界点分别计算了恒星的演化，基于质量损失率函数连续性的考虑，对于主序星与RGB星的分界点，选取Hayashi线光度最低处比选取核心H丰度为零处更合适．     

LAMOST-K2天区矮星参数和APOGEE参数的比较

近十几年,越来越多的地面光谱巡天项目与空间测光数据结合用于研究星系和恒星.相关地面观测数据主要来自于如APOGEE,Gaia-ESO,GALAH,RAVE和LAMOST等项目.这些数据被用来获取准确的恒星大气参数和化学元素丰度.以上这些巡天项目的成功主要依赖于高效的光谱获取能力,以及所提供的高精度恒星参数.利用恒星光谱数据可以得到它们的有效温度、表面重力加速度、金属丰度和多种化学元素的丰度.基于这些恒星参数,可以估计确定恒星的质量和半径.这些参数有助于研究银河系的形成和演化.此外可靠的恒星质量和半径对于探测系外行星及其宿主星的性质有重要意义.比较两个数据库之间恒星参数可有效地估计光谱数据的质量,及了解不同数据库恒星参数的偏差.研究结果对改进光谱分析软件有重要作用.     

高龄星系造星能力为何下降?

正在年轻星系中,恒星产生的速度非常快。但随着星系的成长,其造星能力却渐渐下降,直至不再产生新的恒星。一项于2018年1月1日发表在Nature上的研究显示,星系中恒星形成活动何时停止仅与位于其中央的黑洞质量有关。黑洞质量越大,星系的造星能力下降越快。实际上,天体物理学家们早就发现,在星系演化的模型中必须引入黑洞的反     

太阳系的中子辐照量分布

采用星系化学演化解析模型,结合脉冲AGB星慢中子俘获(s-过程)核合成理论,以AGB星s-过程单辐照解为前提,推导了单辐照情况下太阳系的中子辐照量分布,并将所得结果与利用参数化s-过程模型的计算结果及采用规范多事件s-过程模型的计算结果进行了比较,研究发现,计算结果与文献给出的中子辐照量分布在趋势上是一致的,但量级上有些偏差.这证明了只考虑AGB星的单辐照情况还不足以解释太阳系的中子辐照量分布,还应该考虑中子辐照量指数分布的贡献.     

星系中的恒星形成活动的熄灭过程

宇宙平均恒星形成率密度在z～2达到峰值后持续下降,这意味着平均而言,星系中的恒星形成活动在逐渐减弱甚至"熄灭",这种减弱和熄灭的过程主导着过去上百亿年的星系演化历史,百亿年前占据主导地位的星爆星系在今天的宇宙中已不多见,而红星系的比例则上升为百亿年前的两倍有余.到底是哪些物理机制造成星系中恒星形成活动的熄灭?这些机制在不同的星系、环境以及宇宙时期所起的作用有何不同?这些是当前星系形成领域的关键科学问题,21世纪以来的大规模多波段图像和光谱巡天观测极大地促进了对这些问题的认识.本文试图对当前研究结果稍作总结,考虑到中央星系和卫星星系的显著区别,先对两类星系分别讨论,然后将二者综合起来,总结了导致恒星形成活动熄灭的三个主要物理过程:大质量暗物质晕中的Halo Quenching效应(下落气体激波加热、潮汐力和冲压导致的气体剥离)、棒状结构和次并合驱动的星系自演化(Morphology Quenching、活动星系核反馈)、以及中小质量星系的主并合(早型星系和经典核球的形成).需要强调的是,这种对现有观测现象的总结只能是经验性的和阶段性的,下一步既要从观测上继续深入研究(更大样本、更多波段、更高红移),以改进和完善观测结果,更重要的还要及时和充分地利用最新观测结果来检验和限制星系形成的物理模型(如半解析模型和流体动力学数值模拟).     

活动星系核

正从1940年代开始,天文学家发现某些星系的核区具有完全不同于星系其他区域的光谱,呈现出非恒星特性。这表明核区辐射不再是由恒星产能主导,从此拉开活动星系核(以下简称AGN)研究的序幕。1963年发现的以大红移和高辐射光度为特征的类星体将AGN研究推到天文和物理学的前沿,直到今日AGN又与星系形成和演化、大质量双黑洞低频引力波辐射探测密切结合在一     

观测到“婴儿期宇宙”的原初气体云

按照目前的宇宙学理论,在宇宙大爆炸后3分钟内,经过大爆炸核合成(BBN)过程产生了最初的氢和氦以及极少量的锂元素。然后在引力的作用下诞生了恒星、星系。大质量恒星在演化晚期的超新星爆发过程中将大量重元素抛向宇宙空间,而对残留的原初气体造成了"污染"。如果能观测到未被污染的原初气体,那对于宇宙学的研究将非常重要。     

星系紫外深场巡天观测进展

紫外波段是星系能谱分布中的重要部分.其包含大量原子、离子和分子的共振线以及研究重要物理过程的连续辐射,提供了理论研究重要的观测限制.在星系研究中,紫外辐射追踪大质量恒星,是测量和理解宇宙中恒星形成历史的重要工具.紫外辐射也可追踪大质量黑洞吸积盘,是理解吸积物理过程的重要手段.其涉及的关键科学问题包括宇宙正午时期的恒星形成历史与星系演化、宇宙重子物质缺失、宇宙再电离能量来源以及星系吸积和外流反馈等.本文重点阐述了紫外深场巡天观测的发展现状及其在星系科学研究中发挥的作用.主要介绍了深场仪器的基本参数、深场观测的目的和任务,以及数据及科学产出,并对国内外正在计划中的未来紫外观测进行了总结和展望.