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.     

塞弗特2型星系窄线区的形态

使用国家天台兴隆观测站2．16m望远镜的BFOSC相机，对6个塞弗特2型星系进行了窄带成像观测，并获得了它们的[OⅢ]λ007和Ha [NⅡ]λλ6548，6583发射线像以及邻近的连续辐射像，用来研究其窄线区延展电离气体的形态和性质．根据简化的活动星系核的统一模型，假设窄线区气体成球状分布，那么应观测到塞弗特2型星系的窄线区电离气体成V-状(电离锥)．但观测表明，只在一些塞弗特2型星系中观测到了电离锥，而在另外一些塞弗特2型星系中观测到了简化的活动星系核统一模型所不能解释的窄线区电离气体的“晕”状形态．结合观测结果，讨论了导致在塞弗特星系中观测到窄线区电离锥和其它不同形态的因素以及对活动星系核统一模型的验证等相关问题．     

M51星系盘上HCN J=1-0发射线的成图观测

为了解致密分子气体在星系盘上的分布,我们使用IRAM 30 m望远镜对M51的HCN J=1-0分子发射线进行了成图观测(角分辨率为28").成图区域达4'×5'(1'~2.9 kpc),是目前为止对M51 HCN J=1-0发射线进行的最为延展的一次成图观测.将之与NRO 45 m望远镜观测得到的CO J=1-0发射线数据进行比较,我们对M51星系内致密分子气体与总分子气体分布的差异与相关性等特性进行了讨论.HCN分布呈现出向星系中心集中的趋势,中心区域的HCN积分强度是星系盘上的3–4倍.在HCN积分强度图中也观测到了由CO发射所示踪的气体旋臂.M51总HCN光度是中心主波束区域(kpc尺度)的5倍,这说明了依然存在很多的致密分子气体分布在星系中心核区之外.在距星系光学中心42'内的区域(包含核球区的星系内盘),距离星系中心越远,HCN/CO的积分强度比越小;而在远离星系中心的星系盘上(大于42")该比值基本保持恒定.对于星系盘上的大部分区域,IHCN和ICO具有非常紧密的线性相关性,最小二乘法拟合的斜率为1.2.而对于核球区它们的拟合斜率则要高得多(2.3).所有这些都说明了致密分子气体的性质(例如含量、发射条件、HCN的丰度)在核球区和星系盘上是不一样的.     

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.     

活动星系核中的尘埃

尘埃是活动星系核统一模型的基石,该模型认为呈现不同观测特征的活动星系核在物理本质上属于同一类天体,活动星系核外围绕着一个光学厚尘埃环,不同类型的活动星系核只是因观测者视线相对于活动星系核对称轴的取向不同而已.观测表明,活动星系核中尘埃的组成成分及尺寸与银河系星际尘埃有很大的差别.本文介绍活动星系核核周尘埃的消光和红外辐射以及尘埃可能的化学组成和尺寸分布的研究现状.     

Seyfert1和Seyfert2星系黑洞质量与宇宙学红移的研究

收集了359个Seyfert星系的观测数据(其中Seyfert 1星系观测数据283个,Seyfert 2星系观测数据76个).对红移、爱丁顿比、黑洞质量的分布进行研究,并讨论了红移和爱丁顿比的关系.得到了以下结论:1)Seyfert 1星系的红移平均值大于Seyfert 2星系的红移平均值;2)Seyfert 1星系的爱丁顿比平均值小于Seyfert 2星系的爱丁顿比平均值;3)Seyfert 1星系黑洞质量的平均值小于Seyfert 2星系黑洞质量的平均值.     

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.     

环境对于旋涡星系气体的影响研究

星系的演化会受到各种因素的影响,如星系团介质的压力作用、邻近星系的潮汐力作用、星系之间的碰撞等。因此处在不同环境内的星系,它们的形态、颜色以及气体含量上必然存在一定的差异。选取了位于星系群中的样本星系和空洞环境里面的空洞旋涡星系(Void spiral galaxies)、密度较低的环境内的孤立旋涡星系(Isolated spiral galaxies)以及位于室女星系团(Virgo Cluster)内的室女旋涡星系的多波段测光数据,对比研究了不同环境里旋涡星系之间的颜色差异、气体含量、星系的恒星质量等特征,并讨论了其可能的产生机制。     

一对近邻大质量早型星系的并合性质

星系并合在星系的形成与演化中具有关键作用,利用深度曝光成像观测数据,研究了一对相互作用星系的并合性质以及其中一个星系壳状结构的起源.结果表明:壳状结构的g-i颜色较星系中心处蓝,多波段能谱分布显示壳状结构的u*波段颜色较核心更蓝.这说明星族年龄更年轻或金属丰度更低,因此壳状结构来源于次并合,其所产生的壳状结构为主星系贡献了14.1%的恒星质量. 2个星系各自整体的能谱分布表明它们的星族性质十分接近,结合中性氢的观测结果可知这对星系正在进行主干并合(major dry merger).通过对并合时标的估算得出在没有新的并合事件发生的情况下,这对星系将在～1.4 Gyr后并合成为1个恒星质量为～2×1011M⊙的贫气体星系.     

三维盘状星系的星系盘物质分布模型

盘星系旋转曲线的特征是,内部刚性旋转,外部呈现为平直性,利用这个特征,从星系动力学方程线出发,以星盘的Ｐｏｓｓｉｏｎ方程为基本方程,由Ｂｅｓｓｅｌ－Ｆｏｕｉｅｒ变换导出了决定星盘物质投影面密度的方程,在此基础上,利用银河系的有关观测资料,用数值方法建立了银河系的物质分布模型。     

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．      

星系的暗晕占据分布模型

从星系巡天的观测中可以测量宇宙中星系的分布,而这些我们观测到的可见物质只占据了宇宙组分的很小一部分.如何从观测的星系分布来联系暗物质分布,建立星系与暗晕之间的关联,从而限制宇宙学参数,一直都是星系宇宙学研究领域的一大课题.本文具体介绍了描述星系空间分布的暗晕占据分布模型的主要框架和参数形式,并介绍了模型的一个简单应用.这个模型被广泛用于解释观测到的星系分布的两点相关函数,通过模型构建星系和暗晕之间关联,可以从理论上获得不同星系样本所在暗晕质量分布的信息,这对于我们理解星系形成与演化模型以及限制宇宙学参数都有着重要的意义.     

活动星系核中心黑洞的质量与进动

为了考察活动星系核中心黑洞质量对其进动的影响,本文对活动星系核中吸积盘驱使黑洞及其喷流进动的模型即盘致进动模型作了进一步研究.首先,在进动周期-绝对星等关系中代入由观测得到的黑洞质量,结果弥散度有所减小;其次,对此模型中黑洞质量与其进动锥角在演化过程中应有的关系做了理论分析并绘出理论曲线,发现它们之间是反相关的;最后,详细考察黑洞质量和进动锥角观测值的实际分布,发现理论曲线与实际数据是相吻合的.所以,盘致进动模型对黑洞进动现象的解释是比较合理的.     

星系团Abell 2255的恒星形成性质

研究了星系团Abell 2255中184颗成员星系的恒星形成性质.通过对这些星系的形态分类,发现星系光谱在4×10-7m处的跃变程度对区分星系类型非常有效.该星系团中星系的恒星形成活动和星系所处的环境有关,并且不同形态的星系随投影距离的变化趋势遵循不同的规律.此外还确认了团星系的金属丰度与恒星质量之间的相关性,并推断星系团Abell 2255是在单个星系形成后,经过引力相互作用而形成的,这一结果支持了等级成团理论.     

活动星系核的偏振

以赛弗特星系为例,考虑活动星系核的物质成分和特殊几何结构,通过建立电子散射模型来研究活动星系核的光学偏振,给出与观测结果相一致的偏振值,以及偏振度随视角变化的特性,对进一步研究活动星系核的统一模型有一定意义.     

中红外选活动星系核中水脉泽辐射的搜寻

之前的研究显示水超脉泽辐射更倾向位于被物质严重遮掩的活动星系核中,因此,作者选择了一个活动星系核样本,开展水超脉泽的搜寻工作.该样本主要基于它们的中红外辐射特性(谱和颜色特性)而被证认为活动星系核,并由于被严重遮掩而未能在之前的光学观测中被证认.作者申请并获准应用德国Effelsberg 100 m口径望远镜,于2014年1月开展了水超脉泽的搜寻工作.观测结果显示只有几个源的谱存在可能的脉泽辐射,根据观测结果的噪声水平和这些星系的距离,作者估算了每个源的水脉泽辐射光度的上限值,这将对以后更高灵敏度的搜寻工作提供指导.     

并合星系团MACS J0358.8-2955再分析

尝试用最新的方法重新分析并合星系团MACS J0358.8-2955，给出并合事件的更多细节:在光学波段，采用花树算法寻找星系团子结构，确认了2个子结构的存在，并给出了具体成员；在X 射线波段，通过X射线光谱拟合，得到星系团内介质的红移分布，既给出了X射线气体与光学星系关联的直接证据，也呈现出2个子团的接近路径；ClusterPyXT工具生成的高分辨率温度图还揭示了周围环境中的激波加热信号，给出了并合成分的运动轨迹．新方法提供的光学星系和热气体的视向速度运动信息，较好地补充了星系团MACSJ0358并合过程的已有认识，构建出一个完整的并合早期三维图景．      

本超星系团中场星系旋转矢量分布的统计检验

运用 χ2 统计检验法和 Kolmogorov- Smirnov统计检验法对本超星系团中场星系的旋转矢量分布进行了细致的统计研究 ,发现这些场星系的旋转矢量分布呈现显著的非各向同性特征 ,而且与场星系的形态密切相关 .这预示着不同形态的星系可能有不同的大尺度起源 .统计样本是从北天亮星系测光星表中严格筛选出来的 2 2 0颗孤立的场星系 .重点介绍了这两种统计检验方法在星系旋转矢量分布研究中的应用 ,并对该研究领域中广为采用的 χ2 统计检验法的局限性进行了讨论 .     

太阳附近α-元素的星系化学演化

利用银河系的三成份(即晕、厚盘和薄盘)及多相(气体，分子云，大、小质量恒星以及剩余物质)的化学演化模型，通过观测约束，对α-元素(O，Mg，Si，S和Ca)的化学演化进行了计算，得到这些元素的丰度分布随金属丰度的变化规律；同时将计算曲线与丰度观测结果进行了比较；并对理论结果进行了讨论。     

类银河系卫星星系系统的平面演化统计

银河系的卫星星系倾向于分布在一个平面上,研究这种平面分布的形成原因有助于人们理解标准宇宙学模型和暗物质晕中的星系分布.使用半解析星系形成模型,通过从统计角度追踪卫星星系平面性的演化历史对类银河系卫星星系呈平面分布的现象进行研究.使用半解析星系模型产生的模拟数据,以与银河系系统质量相当为主要限制条件,按当前卫星星系分布的...