大质量致密星系的形成演化研究

发布时间：2020-03-22 18:17

【摘要】：星系的诞生、演化与宇宙的环境息息相关。处于不同宇宙时期的星系有不同的性质,因此,研究星系的形成与演化对宇宙早期物理的揭示十分重要。而大质量星系的形成与早期宇宙有很大关联,所以大质量星系演化的研究一直是星系的结构与演化研究的热点。大量的观测事实表明,星系满足许多标度关系,其中为人所知的是星系大小-质量关系。在对星系的大小-质量关系研究时发现,高红移星系的半径-质量关系偏离近邻星系半径-质量关系,且红移越高星系的半径-质量关系越偏离近邻星系半径-质量关系。可以得到同等质量高红移星系的有效半径远小于低红移星系的有效半径。星系的有效半径在数十亿年内迅速演化,对星系大小的演化有几种机制获得了研究者们的支持:(1)观测效应;(2)活动星系核的反馈的作用;(3)并合机制等。并合作用中次并合对星系大小的增长解释很受欢迎,因为次并合模型与观测到的星系半径增长正比于质量增长的平方的观测现象相符。星系的演化分为两个阶段的次并合理论更是受到研究者们广泛支持,该理论认为星系的形成可以分为两个阶段,星系的核心区域在高红移时期形成在后期演化过程中逐渐构建了外围延展部分。但上面所提到的解释机制都不能很完美解释观测现象,星系大小的演化可能存在其他演化方式。由于高红移致密星系与近邻大质量椭圆星系有类似的椭球结构且中心密度一致,研究者们猜想大质量早期星系的核区很可能是由高红移致密星系演化而来,这种猜想为大质量星系的演化开辟了新思路、提供了新的演化路径,本研究希望通过对近邻星系核区光谱的分析,利用星系核区的年龄、金属丰度、恒星形成历史进一步验证高红移大质量致密星系的演化路径,为大质量星系的形成与演化研究新思路提供有力支持。本文中,我们从斯隆数字巡天数据中选取了182个满足条件的低红移大质量核区致密的星系,并对它们的核区光谱拟合结果和星系形态分类进行分析。首先,对182个低红移大质量致密的核区源与选择的低红移比较样本的光谱分析结果进行比较,发现两个样本光谱分析所得核区的质量权重年龄-质量、质量权重金属丰度-质量关系没有明显区别,在一定质量范围内,质量权重金属丰度随星系核区质量的增加而增加。两者的质量权重年龄中值约为12Gyr表明低红移大质量星系的核区是在高红移处形成的(z=3-4)。然后利用样本星系光谱得到的星系核区的年龄反推样本星系核区的形成时间,根据致密核随红移的演化与高红移致密宁静星系(red-nuggets)的分布得到高红移致密宁静星系很可能是低红移星系致密核的祖先这一结论。因此低红移大质量核区致密星系的致密核区很可能是由高红移致密宁静星系演化而来。最后我们对低红移大质量核区致密星系进行了形态分类,得出样本星系中有约80%的早期类型星系和20%的晚期类型星系的结论。结合对星系核区年龄等研究得到高红移致密星系很可能幸存于现今大质量核区致密星系中,且存在多种演化路径的结论。
【图文】：

邋卜逡逑图１．邋１宇宙的演化示意图逦图１．邋２大质量星系的演化示意图逡逑泰ｆｅ？~=嫌，

本文编号：2595428