基于斯隆数字巡天的大样本沃尔夫—拉叶星系研究

发布时间：2020-07-09 08:53

【摘要】： 沃尔夫-拉叶(Wolf-Rayet，WR)星系是发射线星系的一个子类。与普通的恒星形成星系所不同的是，在它们的积分光谱中可以探测到来自于大质量的WR星的宽发射线。由于WR星的寿命非常短，它们的出现意味着这类星系正在经历或者刚刚经历过剧烈的星暴过程。因此这类星系非常适合用来研究星暴的早期阶段、星暴的物理特性、高质量端的初始质量函数形式、以及星暴的触发机制等问题。而研究这些问题，一个十分有效的途径就是通过构建一个WR星系的样本，对其进行统计方面的探讨。由于在SDSS数据释放之前，WR星系的样本一是数目比较少，另外就是完备性、一致性比较差，以致于不能给出一个可信的结果。在本文中，利用SDSS数据可以比较好地弥补这些不足，并得出了一些有意义的结论。全文共分为五部分。第一章首先介绍了WR星的一些基本性质以及分类方法等，然后着重介绍了WR星系的基本性质以及观测和理论方面的研究现状，最后简单介绍了我们在这方面取得的一些进展。第二章中，首先简单介绍了初始质量函数的研究现状，然后着重介绍了基于SDSS DR3数据的WR星系样本的选取、分析以及与理论模型相结合来研究初始质量函数对金属丰度的依赖性。该样本共包含有174个WR星系，当将观测到的WR特征和Hβ发射线与理论模型相比较时，可以看到初始质量函数对金属丰度有一明显的依赖性，即随着金属丰度的增大初始质量函数开始变陡。我们认真地检查了模型或者观测量的测量上可能存在的系统误差，结果表明这些效应不会改变此结论。这种依赖性也曾在以前的研究中提到过，但由于本文观测数据在质量以及数量上都有很大改观，从而使得这种结论更为明确。在第三章中，为了更好地理解WR星系独特的性质，同时也为以后研究WR星系的成团性，我们将WR星系的样本升级到SDSS DR4，这个新的样本由866个WR星系组成，我们将它们的物理参数与两个恒星形成星系的样本做了比较，一个是所有的恒星形成星系组成的样本(SFG1)，一个是蓝包处连续谱的斜率较陡的恒星形成星系的样本(SFG2)。结果表明，WR星系与恒星形成星系之间即有共性又有差异，与SFG1相比，WR星系和SFG2的红移都较低、D4000较小、颜色较蓝、平均恒星形成率较高、丰度较低、尘埃较少。相对于SFG2，WR星系的D4000值更小，颜色更蓝以及平均恒星形成率更高，但金属丰度、致密度、尘埃的分布以及在BPT论断图中的位置都十分相似。通过这样的比校，可以对以后的理论模型做出一定的限制。基于第三章的样本，我们在第四章中利用两点相关函数研究了WR星系的成团性质，这是首次对WR星系成团性的研究。在中等以及大尺度上，WR星系的成团性比DR4中高信噪比的恒星形成星系以及DR4中所有星系都要低。以前的工作表明，星系的成团性是与红移、光度、致密度以及星族的平均年龄等参量相关的。为了扣除这些因素的影响，我们利用这些参量构建了两组控制样本，并计算了其两点相关函数，结果表明大尺度上WR星系与恒星形成星系之间的差异消失了，而在中等尺度上的反偏袒依然存在。对此我们做了一系列的检验，并认定这种结果是真实的。进而我们从观测以及理论的角度分析了该反偏袒的原因，并认为这是由于WR星系优先处于暗物质晕的中央所引起的。最后一章是全文的总结和一些展望。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P152
【图文】：

O型星,互联网

图1一1从O型星到wR星光谱的演化(取自互联网)位于旋臂以及邻近的Hll区中。由于WR星在空间上与O型星成协，而且由于其特殊的表面丰度，它们一般被认为是由主序的O型星(单星或双星)演化过来的大质量恒星回。恒星壳层中的物质可以通过星风损失掉或者双星之间的物质转移损失掉。对于单星来说，要想演化成wR星，其质量应至少大于20M。，因为只有这样物质损失率才足够高以便丢掉外层中的氢。如果一个O型星处于密近双星中，那么氢富外壳的损失除了与恒星的初始质量有关外，还与物质转移的过程有关。wR星具有极高的表面温度(Tejj>50000K)和非常高的光度(L、10”一“L。)以及高质量损失率的特征(、10一”一10一4Moyr一‘，目前太阳的质量损失率、10一‘4Moyr一，)，但是如此强的星风的起源机制仍然不是十分清

O型星,红外波段,光学,所指

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星系,恒星形成,加号,黑点

据Kau任manne七al.(2003)的判据‘56!，选出恒星形成星系:109(【0111」/H口)<0.61/(l吧(【N11}/Ha)一0.05)+1.3.(3一1)结果共选出了198，091个恒星形成星系。对于4650人处发射线的测量，其方法与前文所描述的类似:首先，对于每一个恒星形成星系，我们用SDSS提供的连续谱来得到我们自己的连续谱。具体操作起来就是，在SDSS连续谱上选取七个不受星云发射线和恒星吸收线影响的窗口(Ko鳃et缸.2002)15，]，中心波长分别为4020，4510，5313，5500，6080，6630，7043人，左右各取10人，对它们进行多项式拟合。接下来，我们用窄高斯拟合四条星云发射线[凡111]久4658，He11久4686，Hel+阵r‘v}从711，队rw」从740，并将它们从观测谱中剔除掉。最后，我们在静止波长4600一4750人范围内测量4650处过剩发射的等值宽度，与此同时，我们对此区间的连续谱流量进行简单的线性拟合，由此得到该区间内连续谱的斜率a(4650)。接下来，我们就以这两个参数来选择wR星系的候选者。0.01___11!l川川l件:气诀少愧方刃:5.夕:鱿粉人卜.二一士士

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