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.     

不同质量恒星的核合成产率

恒星核合成产率是星系化学演化模型中一个非常重要的参量,采用不同的产率会得到元素的不同演化行为,从而给出不同的星系化学演化信息.而由于采用不同的核合成计算参数,不同研究者计算出的产率有所区别.评述了最近发表的中、小质量恒星及大质量恒星的演化与核合成计算结果,并对他们所采用的参数进行了比较,为恒星核合成计算及星系化学演化研究提供有益的参考与指导.     

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.     

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.     

星系对选择的新方法讨论

了解星系对的空间分布和随时间的演化是研究星系的形成和演化的重要手段之一,而其中完备星系对样本的选择是研究的关键.比起光学波段,在红外波段选择和观测星系对有很多优势.介绍了利用红外望远镜Spitzer卫星的SWIRE(the Spitzer Wide-area Infra Red Extragalactic survey)数据选择完备星系对样本的新方法,比较分析了星系对选源标准,得到了初步星系对样本.     

多波段二维面亮度测光分解对盘星系核球的研究

研究核球的内禀形状是限制星系的形成与演化理论的重要方法之一,能够给出星系的形成与演化过程究竟是等级式并合的快过程还是长期内部活动形成伪核球的慢过程的重要线索.而慢过程的研究限于高分辨率的图像资料的缺乏,近十几年才得以展开,大多是在某一个波段进行的.选取了9个正视无棒旋涡星系在4或5个波段上分别对它们进行了二维面亮度测光分解,得到核球和盘在各个波段上的形态参数,在不同波段和不同星系类型之间进行了对比研究,结果表明:同一星系不同波段得到的参数有一定的离散,这可能与恒星宽泛的年龄范围有关;测光分解显示9个样本中5个包含经典核球、4个包含伪核球,并且伪核球全部位于晚型星系中,给出了对慢演化理论的重要验证;研究肯定了n=2作为经典核球和伪核球分界的合理性.另外,通过对比此前几乎单一波段的研究,发现伪核球可能不像以前认为的那么类似盘,经典核球也不像以前认为的那么类似椭圆星系.     

高红移Lyα发射线星系观测研究

高红移Lyα发射线星系的研究是理解宇宙恒星形成历史和早期星系形成的关键.作为高红移宇宙的重要组成部分,Lyα发射线星系是研究星系形成、宇宙恒星形成和结构形成历史以及宇宙再电离时期的重要探针.近20年随着8–10 m级地面望远镜和红外设备的发展,利用窄带测光技术和光谱观测,人们对Lyα发射线星系的研究取得了巨大进展.本文主要介绍由窄带测光技术选取的红移2以上的Lyα发射线星系的成团性质、恒星星族和发射线星云性质、恒星形成性质、紫外连续谱和Lyα发射线形态,与莱曼断裂星系的关系,对宇宙恒星形成率密度的贡献,以及极高红移Lyα发射线星系对宇宙再电离时期的限制等方面的研究进展.     

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.     

科学家谈天文学重要方向 星系的演化

正星系的形成和演化是天体物理的前沿领域。该领域以现代宇宙学提供的大尺度结构形成和演化的成熟理论作为基本框架,通过观测和统计研究宇宙各时期星系的形态结构、星族构成、气体吸积、恒星演化、黑洞成长、化学元素、恒星和气体动力学等物理性质及其演变过程,试图阐明宇宙中各类星系的物理起源、演化关系以及它们与宇宙大尺度结构的物理联系,从而总结出支配星系演化的普适物理规律。目前被普遍接受的星系形成理论认为,星系在暗物质晕中形成和演化,其基本图     

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).     

A median redshift of 2.4 for galaxies bright at submillimetre wavelengths

A significant fraction of the energy emitted in the early Universe came from very luminous galaxies that are largely hidden at optical wavelengths (because of interstellar dust grains); this energy now forms part of the cosmic background radiation at wavelengths near 1 mm (ref. 1). Some submillimetre (submm) galaxies have been resolved from the background radiation, but they have been difficult to study because of instrumental limitations. This has impeded the determination of their redshifts (z), which is a crucial element in understanding their nature and evolution. Here we report spectroscopic redshifts for ten submm galaxies that were identified using high-resolution radio observations. The median redshift for our sample is 2.4, with a quartile range of 1.9-2.8. This population therefore coexists with the peak activity of quasars, suggesting a close relationship between the growth of massive black holes and luminous dusty galaxies. The space density of submm galaxies at redshifts over 2 is about 1,000 times greater than that of similarly luminous galaxies in the present-day Universe, so they represent an important component of star formation at high redshifts.     

A2142星系团子结构中的星系演化

系统整理了星系团A2142的光谱和测光数据．利用花树算法得到的子结构,将星系团视场中的星系分为非子结构、子结构和外围星系3类．通过研究它们的分布、产星活动、D_n4000等物理信息,发现了A2142星系团中的星系存在明显的径向演化趋势．星系从星系团外围落入团中心的过程中,其演化不仅受到星系团内介质的影响,还受到子结构自身的调制．      

长期演进系统中改进的软频率复用方案

给出改进型软频率复用(SFR)方案的目的在于提高边缘区域的性能,改善传统SFR无法适应长期演进(LTE)系统中业务的动态分布和频谱分配灵活性低的缺点.该方案将一部分频谱资源划分为共享频段,边缘区域对其有较高的优先权.仿真结果表明,改进方案能够有效改善边缘区域性能,提高了频谱分配的灵活性.     

河外星系恒星形成的物理规律探讨

冷气体(T<20 K)是星系中恒星形成(SF)的原料,冷气体随引力塌缩成致密分子云核并终将继续塌缩转变成SF到恒星,而SF反馈又推动着星系的形成和演化.详细了解气体的性质,描绘SF和星系的物理关联以及SF对星系的反馈等,是当今极为重要的关键研究.本文主要总结了河外星系中SF的物理规律,探讨了SF与冷气体的相关关系,特别是随着对SF的进一步物理认识,归纳了我们对SF与致密气体关系的系列相关研究,从河外星系整体的研究到对近邻星系空间分解以及与银河系内致密云核的跨度10个数量级的关系;甚至是对更高密度的致密气体,从星系整体到近邻星系空间分解以及河内致密云核的跨度10个数量级的线性相关关系,并指出在ALMA时代SF研究方向的未来发展前景.JCMT的大项目MALATANG提供了对极高密度致密分子气体在近邻星系中大规模分布和SF的认识,了解在星系的中心和更广阔的漩涡盘区各种不同气体状态与致密分子气体和SF之间的物理关联,以及SF和致密分子气体在不同物理尺度上的联系等.随着ALMA/NOEMA的观测推进以及下一代望远镜的投入,有望最终获得不论是遥远或近邻星系从分子云尺度到星系局部、整体各个不同物理尺度上对致密气体和SF的物理性质和规律、多谱线诊断和星系局部SF效率等前沿问题的突破性认识.     

Rapid evolution of the most luminous galaxies during the first 900 million years

The first 900 million years (Myr) to redshift z approximately 6 (the first seven per cent of the age of the Universe) remains largely unexplored for the formation of galaxies. Large samples of galaxies have been found at z approximately 6 (refs 1-4) but detections at earlier times are uncertain and unreliable. It is not at all clear how galaxies built up from the first stars when the Universe was about 300 Myr old (z approximately 12-15) to z approximately 6, just 600 Myr later. Here we report the results of a search for galaxies at z approximately 7-8, about 700 Myr after the Big Bang, using the deepest near-infrared and optical images ever taken. Under conservative selection criteria we find only one candidate galaxy at z approximately 7-8, where ten would be expected if there were no evolution in the galaxy population between z approximately 7-8 and z approximately 6. Using less conservative criteria, there are four candidates, where 17 would be expected with no evolution. This demonstrates that very luminous galaxies are quite rare 700 Myr after the Big Bang. The simplest explanation is that the Universe is just too young to have built up many luminous galaxies at z approximately 7-8 by the hierarchical merging of small galaxies.     

Suppression of star formation in early-type galaxies by feedback from supermassive black holes

Detailed high-resolution observations of the innermost regions of nearby galaxies have revealed the presence of supermassive black holes. These black holes may interact with their host galaxies by means of 'feedback' in the form of energy and material jets; this feedback affects the evolution of the host and gives rise to observed relations between the black hole and the host. Here we report observations of the ultraviolet emissions of massive early-type galaxies. We derive an empirical relation for a critical black-hole mass (as a function of velocity dispersion) above which the outflows from these black holes suppress star formation in their hosts by heating and expelling all available cold gas. Supermassive black holes are negligible in mass compared to their hosts but nevertheless seem to play a critical role in the star formation history of galaxies.     

活动星系核的演化与吸积率

红移,中心黑洞质量和吸积率是类星体演化的重要参数,通过三种方法计算了405个类星体和Seyfert星系样本的中心黑洞质量,并分析了中心黑洞质量和吸积率的分布,进而验证了：1.类星体-Seyfert星系的演化序列;2.平谱射电类星体（FSRQ）-BL Lac天体-射电星系（RG）的演化序列。     

A close nuclear black-hole pair in the spiral galaxy NGC 3393

The current picture of galaxy evolution advocates co-evolution of galaxies and their nuclear massive black holes, through accretion and galactic merging. Pairs of quasars, each with a massive black hole at the centre of its galaxy, have separations of 6,000 to 300,000 light years (refs 2 and 3; 1 parsec = 3.26 light years) and exemplify the first stages of this gravitational interaction. The final stages of the black-hole merging process, through binary black holes and final collapse into a single black hole with gravitational wave emission, are consistent with the sub-light-year separation inferred from the optical spectra and light-variability of two such quasars. The double active nuclei of a few nearby galaxies with disrupted morphology and intense star formation (such as NGC 6240 with a separation of about 2,600 light years and Mrk 463 with a separation of about 13,000 light years between the nuclei) demonstrate the importance of major mergers of equal-mass spiral galaxies in this evolution; such mergers lead to an elliptical galaxy, as in the case of the double-radio-nucleus elliptical galaxy 0402+379 (with a separation of about 24 light years between the nuclei). Minor mergers of a spiral galaxy with a smaller companion should be a more common occurrence, evolving into spiral galaxies with active massive black-hole pairs, but have hitherto not been seen. Here we report the presence of two active massive black holes, separated by about 490 light years, in the Seyfert galaxy NGC 3393 (50 Mpc, about 160 million light years). The regular spiral morphology and predominantly old circum-nuclear stellar population of this galaxy, and the closeness of the black holes embedded in the bulge, provide a hitherto missing observational point to the study of galaxy/black hole evolution. Comparison of our observations with current theoretical models of mergers suggests that they are the result of minor merger evolution.     

KMM算法在星系团研究中的应用

介绍了KMM算法基本原理,并将此算法运用于近邻双星系团系统A399/A401.KMM算法对该系统中的215颗星系进行了成员判定,其中127颗星系属于A401,88颗星系属于A399.实践表明,KMM算法在研究星系团动力学演化方面很有效.     

Molecular gas in the host galaxy of a quasar at redshift z = 6.42

Observations of molecular hydrogen in quasar host galaxies at high redshifts provide fundamental constraints on galaxy evolution, because it is out of this molecular gas that stars form. Molecular hydrogen is traced by emission from the carbon monoxide molecule, CO; cold H2 itself is generally not observable. Carbon monoxide has been detected in about ten quasar host galaxies with redshifts z > 2; the record-holder is at z = 4.69 (refs 1-3). Here we report CO emission from the quasar SDSS J114816.64 + 525150.3 (refs 5, 6) at z = 6.42. At that redshift, the Universe was only 1/16 of its present age, and the era of cosmic reionization was just ending. The presence of about 2 x 1010 M\circ of H2 in an object at this time demonstrates that molecular gas enriched with heavy elements can be generated rapidly in the youngest galaxies.