宇宙恒星形成历史与星系形成和演化的半解析理论

发布时间：2020-04-23 15:38

【摘要】： 本文将White ＆ Frenk（1991）的逐级成团框架下的星系形成和演化模型推广 到了任意宇宙，并根据Kaffmann（1996）和Kennicutt（1989）的工作另外引入了一 个Toomre气体盘，进而对宇宙的恒星形成历史作出预言以和观测比较，并详 细讨论了决定暗晕中星系形成的各个物理过程及其不确定性对结果的影响。最 后，利用我们的模型估计了宇宙冷气体平均共动密度的演化，并试图根据目前 对恒星形成速率（SFR）的最新观测来探讨宇宙演化学的参数范围。 我们发现：目前广受关注的对SFR的最新观测并不构成对半解析星系形成 和演化模型（SAMs）的挑战；暗晕的圆周速度范围、旋转因子λ和气体盘尺度 等的不确定性对SAMs预言的恒星形成历史不会有显著影响，，但模型对超新星 反馈效率ε、气体金属丰度以及暗晕密度分布（尤其是在低红移）比较敏感。 由参数各异的星系形成和演化的半解析模型（SAMs）导得的宇宙恒星形成 速率无论在高红移或低红移都能与观测结果符合得很好。而不管模型参数如何 变化，中等红移（z～1.5）的理论值均不能再现观测值，因为我们的模型没有考 虑星系-星系相互作用。这意味着，在中等红移，星系间的并合主宰了宇宙的恒 星形成，绝大多数早型星系和球状体系在此时形成，现在年龄约为8Gyr（因宇 宙学模型而异）。另外，预言的宇宙冷气体共动密度的演化与观测也符合得很好。 最后，若以理论类CDM物质密度扰动谱为基础，我们的半解析星系形成和演 化模型对于所有的ΛCDM宇宙，均能给出接近SFR观测值的结果。但若具体到 目前的观测结果（高红移和低红移的观测均倾向于Γ～0.2），则模型要求：当h 由0.4变为0.9时，ΛCDM宇宙和OCDM宇宙的Ω_0分别由约0.6降为0.3，由 约0.7降为0.4。这与其它方法的结果一致。 另外，我们的半解析星系形成和演化模型尚有很大的回旋余地——即使以 后更新的SFR观测结果有很大变化，模型也能将其再现。
【学位授予单位】：中国科学院上海天文台
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：1999
【分类号】：P152;P157.9

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本文编号：2637887