星系团Abell 2199的恒星形成性质

通过对近邻星系团Abell 2199中290颗成员星系进行形态分类,研究这些星系的恒星形成率及其与形态和相关物理特性之间的关系.该星系团中星系的特征恒星形成率与Ha等值宽度、星系光谱在4000A处的跃变程度以及星系所包含的恒星质量之间有较强的相关性.这些星系的恒星形成活动没有表现出明显的环境效应,表明该星系团仍处在剧烈的动力学演化阶段,远没有达到动力学平衡.     

同等质量下盘状星系的颜色-尺度关系

挑选Sloan数字巡天第7次释放数据(SDSS DR7)的主星系样本中近邻的、面向的盘状星系作为星系样本,统计研究了在恒星总质量相等的情况下盘状星系的颜色和尺度之间的相关性,并对相关性的真实性进行了检验.发现对于同等质量的盘状星系,u-r颜色与尺度相关性很弱,而g-r、r-i、r-z颜色与尺度负相关,即星系的尺度越大,颜色越蓝.该结果意味着盘状星系的质量分布对其恒星形成历史影响很大,物质分布越延展的星系,其演化越慢.     

蓝致密星系的星族合成

介绍了简单星族的定义和星族合成方法;简述了蓝致密星系的观测特征和研究意义;列出了我们利用北京天文台２ ．１６ ｍ 望远镜已成功观测蓝致密星系样本。在此基础上,我们运用恒星团星族合成方法,分析了一些蓝致密星系的光学谱。给出了它们中年龄和金属丰度不同的星族对星系５８７ｎｍ 处连续谱流量贡献的百分比;同时还给出星系内部恒星形成的历史和内红化值。     

红移z≈1极红天体的研究进展

极红天体(EROs)是指利用光学和近红外两个波段的色指数(如I-K4 mag)挑选出来的一类星系。研究表明极红天体可分为两类:一类是被大量尘埃红化的高红移恒星形成星系,主要是较年轻的旋涡或不规则星系,有恒星正在形成,称为DGs;另一类是由年老星族(≥1 Ga)主导的高红移椭圆星系,基本上没有或仅有弱的恒星形成,简称为OGs。极红天体中这两种不同类型的星系,很可能是近邻大质量星系的前身星系,只是分别代表着不同的形成历史。介绍了不同类型极红天体的各种物理性质的研究进展,如形态和结构、光谱特征、成团性、红移分布和星系计数等,以及阐述了该领域未来的研究方向。     

星系中恒星形成率指针的比较研究

利用赫歇尔空间望远镜的H-ATLAS(Herschel Astrophysical Terahertz Large Area Survey)SDP(Science Demonstration Phase)天区从紫外到亚毫米波段数据,结合星族合成方法和尘埃模型,计算了星系的红外总光度.在此基础上,分别针对强恒星形成星系和弱恒星形成星系,研究了利用紫外光度、红外光度和Hα谱线计算得到的恒星形成率(Star Formation Rate,SFR)的差异以及导致差异的内在物理起因.发现对于恒星形成活动强的星系,这3种恒星形成率指针给出的结果基本一致,弥散较小、只是在高恒星形成率端,利用紫外光度算得的恒星形成率比利用Hα谱线流量算得的恒星形成率略微偏小;而在低恒星形成率端,紫外光度指针偏大于Hα谱线指针;红外光度指针与Hα谱线指针在两端无明显偏差.对弱恒星形成星系,紫外光度、Hα谱线和红外光度3种恒星形成率指针存在明显的差异,且弥散较大.利用紫外光度和Hα谱线计算得到的恒星形成率的弥散和系统偏差随着星系年龄、质量的增加而增大.系统偏差增大的主要原因是利用紫外连续谱斜率β定标恒星形成活动较弱星系的消光时,高估了这些星系的紫外消光,使得消光改正后的紫外光度偏大.另外,MPA/JHU(Max Planck Institute for Astrophysics/Johns Hopkins University)数据库中弱恒星形成星系的恒星形成率SFR(Hα)比真实值偏低.     

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.     

早型星系的恒星形成活动演化研究

从观测上测定早型星系中恒星形成活动随红移的演化有助于理解这类星系的形成演化.结合GEMS（Galaxy Evolution from Morphology and SEDs）巡天的HST/ACS（Hubble Space Telescope/Advanced Camera for Surveys）高分辨图像和CDFS（ChandraDeep Field South）天区Spitzer、GALEX（Galaxy Evolution Explorer）等多波段数据,基于形态、颜色和恒星质量选出一个0.2≤z≤1.0红移范围的包含456个早型星系的完备样本.利用stacking技术测量了样本星系紫外与红外平均光度,估计早型星系的恒星形成率.结果显示,早型星系中的恒星形成率较低(<3 M_⊙·yr^-1),随红移递减而降低.在红移z=1以来的恒星形成贡献的质量小于15%.星族分析亦肯定大质量早型星系的主体星族形成于宇宙早期（z>2）.     

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。     

《国家重点基础研究发展规划》项目:“21世纪天体物理重大问题:星系形成和演化”项目介绍

20世纪人类在探索宇宙奥秘的道路上取得了辉煌的成就 .其主要标志是恒星的内部结构与演化理论和宇宙大爆炸标准模型的建立。这一理论框架为宇宙中一切物质 ,包括基本粒子 ,原子 ,分子 ,行星 ,恒星 ,生命的产生和发展提供统一的科学图象 ,受到越来越丰富的观测的支持。然而在大爆炸宇宙模型和恒星演化理论之间存在一个人们了解甚少的领域 :就是由大量恒星组成而又作为宇宙基本单元的星系是如何形成和演化的 ?回答这一重要问题无疑是对 2 1世纪天文学的重大挑战。世界发达国家正在投巨资建造新一代巨型天文设备 ,如各个波段的地面的和空间的望远镜 ,把人类探测能力延伸到宇宙演化的早期。中国也己确定星系形成与演化作为我国天文学科发展的国家目标之一 ,在国家重大科学工程中安排大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜———LAMOST以增加我国在这一重大领域的竞争力。“星系形成和演化”项目的目标 ,就是要在LAMOST建成之前 ,充分利用国内中小设备和国外大型设备资料 ,开展大样本统计 ,数值模拟和理论研究 ,提高我国在这一领域的开拓创新的能力 ,形成在国际上有竞争力的队伍 ,在若干优选的课题方向上先期做出有高显示度的成果 ,以期在LAMOST建成之后 ,我国在宇宙大尺度结构 ,星系形成与演化方面跻身国际先     

M31中天体的光谱观测与研究

仙女星系(M31)是距离地球最近的大型旋涡星系,与银河系结构相似且质量相当,对M31天体的光谱观测与研究有助于理解银河系以及一般星系的形成与演化历史。整理了自20世纪以来天文学家对M31中天体的相关光谱观测与研究成果,共涉及了M31中5 000余个发射线天体、2 000余个星团、6 000余颗恒星、1 000余颗新星以及核球和盘上的星族的光谱。恒星光谱观测由早期的以超巨星为主发展到近20年更大样本以及更多类型,其中红巨星被用于研究M31星系盘和晕的性质及子结构。发射线天体通常被应用于M31质量测定、运动学分析和恒星演化的研究。M31星团的研究集中于金属丰度和运动学性质,以及利用视向速度测定M31位力质量。对M31中心星族的研究主要集中于核区的星族组成和运动学分析,其中运动学研究结果更支持核区的偏心盘模型。最后,介绍了郭守敬望远镜对M31天体的光谱观测与相关科学研究。     

E+A星系的研究进展

E+A星系的光谱具有很强的巴耳末吸收线,缺乏与恒星形成相关的发射线,将典型的椭圆星系(E)和A型恒星的光谱进行线性组合就能够拟合出这类星系的光谱.它们的颜色、形态、星族年龄等参数介于典型的早型和晚型星系之间.E+A星系近期经历了星暴活动,在星系演化进程中,它们处于晚型到早型的过渡阶段,可能在演变过程中扮演着重要角色.介...     

发射线星系[OⅡ]λ3727/Hα谱线流量比的研究

利用从斯隆数字巡天(Sloan Digital Sky Survey,简称SDSS)第4次释放的光谱数据中选取的10~5个发射线星系样本,研究了[O_Ⅱ]λ3727/Hα流量比与星系尘埃消光、气体电离态和金属丰度的关系.发现尘埃消光改正对[O_Ⅱ]λ3727/Hα谱线流量比影响显著,消光改正前、后的[O_Ⅱ]λ3727/Hα谱线流量比的中值分别为0.48和0.89;尘埃消光改正后,F([O_Ⅱ]λ3727)-F(Hα)的弥散显著减小.贫金属星系的[O_Ⅱ]λ3727/Hα谱线流量比随星系气体的电离度增高而减小,而富金属星系不存在这种关系.另外,[O_Ⅱ]λ3727/Hα流量比与星系金属丰度相关.当12+lg(O/H)8.5时,星系[O_Ⅱ]λ3727/Hα流量比随金属丰度增加而下降;12+lg(O/H)8.5的星系,谱线流量比与金属丰度正相关.最后,利用气体电离度参数和星系的金属丰度,给出了计算不同类型星系[O_Ⅱ]λ3727/Hα流量比的公式.LAMOST望远镜将观测到大量红移z0.4的星系光谱,利用该公式可以给出星系的[O_Ⅱ]λ3727/Hα流量比,从而可以利用[O_Ⅱ]λ3727谱线流量计算z0.4星系的恒星形成率.     

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.     

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...     

NGC7582是一个星爆星系吗？

棒旋星系ＮＧＣ７５８２的光学发射线显示出它具有Ｓｅｙｆｅｒｔ２和星爆星系的双重特点。本利用射电和红外观测数据对它中心区附近的性质进行了研究。结果表明ＮＧＣ７５８２中心附近可能存在着一个活动性很强的恒星形成区,恒星的形成率比银河系高得多,星爆对这个Ｓｅｙｆｅｒｔ２星系的性质起了重要作用。     

大视场巡天望远镜探测器响应与滤光片优化分析

大视场巡天望远镜(Wide Field Survey Telescope,WFST)是采用主焦式光学设计、2.5 m口径、具备强大巡天能力的望远镜,可以开展大规模图像巡天,用于刻画银河系和近邻宇宙的组成和结构、普查太阳系天体和外部构成、开展时域天文监测等科学研究工作.结合大视场巡天望远镜光学系统的透过率、西藏阿里站址的大气透过率和冒纳凯阿台址的天光发射谱,比较不同电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)量子响应曲线、读出噪声和不同曝光时间情况下,不同类型天体在u、g、r、i、z和w波段的能谱响应,分析各个波段测光信噪比,优化确定CCD响应曲线和用于太阳系天体巡天的白光滤光片(w)设计.分析结果显示:蓝敏CCD对探测超新星等高能爆发暂现源有优势,但在r、i、z波段效率降低,从而降低这些波段的巡天探测灵敏度.光学宽带CCD响应曲线兼顾蓝端和红端能谱响应,在相同观测时间内,可以实现比蓝敏CCD更高的巡天灵敏度.采用宽带CCD响应曲线,结合估算的WFST系统光学成像效率及站址的天光和消光,计算给出了巡天观测对太阳系天体(G2V恒星光谱)、椭圆星系(E)、漩涡星系(Sbc/Scd)、不规则星系(Im)、类星体、I型和II型超新星的探测灵敏度.通过调节w波段的带宽和中心波长,可以实现对不同类型天体的能谱响应信噪比最大化.综合比较,确定w滤光片的优化设计波长范围为367–795 nm.最后,计算给出了各波段长期巡天图像数据叠加的探测灵敏度随曝光时间的变化曲线.     

COSMOS场中星系恒星形成的演化研究

基于COSMOS(Cosmic Evolution Survey)/Ultra VISTA(Ultra-deep Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy)场中多波段测光数据,利用质量限选取了红移分布在0z3.5的星系样本.通过UVJ(U-V和V-J)双色图分类判据将星系分类成恒星形成星系(SFGs)和宁静星系(QGs).对于红移分布在0z1.5范围内且M*1011M⊙的QGs来说,该星系在样本中所占比例高于70%.在红移0z3.5范围内,恒星形成星系的恒星形成率(SFR)与恒星质量(M*)之间有着很强的主序(MS)关系.对于某一固定的恒星质量M*来说,星系的SFR和比恒星形成率(s SFR)会随着红移增大而增大,这表明在高红移处恒星形成星系更加活跃,有激烈的恒星形成.相对于低质量的星系来说,高质量的SFGs有较低的s SFR,这意味着低质量星系的增长更多的是通过星系本身的恒星形成.通过结合来自文献中数据点信息,发现更高红移(2z8)星系的s SFR随红移的演化趋势变弱,其演化关系是s SFR∝(1+z)0.94±0.17.     

基于深度学习的LAMOST星系星族参数测量

星系的光谱包含其内部恒星的年龄和金属丰度等信息, 从观测光谱数据中测量这些信息对于深入了解星系的形成和演化至关重要. LAMOST (Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope)巡天发布了大量的星系光谱, 这些高维光谱与它们的物理参数之间存在着高度的非线性关系. 而深度学习适合于处理多维、海量的非线性数据, 因此基于深度学习技术构建了一个8个卷积层$+$4个池化层$+$1个全连接层的卷积神经网络, 对LAMOST Data Release 7 (DR7)星系的年龄和金属丰度进行自动估计. 实验结果表明, 使用卷积神经网络通过星系光谱预测的星族参数与传统方法基本一致, 误差在0.18dex以内, 并且随着光谱信噪比的增大, 预测误差越来越小. 实验还对比了卷积神经网络与随机森林回归模型、深度神经网络的参数测量结果, 结果表明卷积神经网络的结果优于其他两种回归模型.     

演化的星族合成方法

演化的星族合成方法是在给定恒星形成率和初始质量函数的前提下，利用理论的恒星演化轨迹和恒星光谱库得到的组合特征（光谱，光度），拟合星系、星团等恒星复合天体的观测特征，给出其中星族组成的一种有效方法。对演化的星族合成方法在天体物理研究中的重要意义及其原理和算法以及影响演化星族合成方法结果的最主要的四个输入量：恒星演化轨迹、恒星光谱库、初始质量函数和恒星形成率进行了评述。