【摘要】：大質(zhì)量、高紅移、強(qiáng)成團(tuán)等特征表明,紅移z～1.0的極紅天體(EROs)和紅移z～2.0的BzKs星系有可能是鄰近大質(zhì)量早型星系的前身星系,對這些星系的研究能為星系形成和演化模型提供觀測上的約束。在研究EROs的物理特性,進(jìn)而研究星系的形成和演化之前,我們必須對EROs樣本中DGs (young, dusty starburst galaxies)和OGs (old galaxies)進(jìn)行有效分類,并估計(jì)它們各自所占的比例,對于這個(gè)方面的研究不同的作者給出各不相同的結(jié)論。相對于近鄰星系,高紅移星系(特別是z～2附近)的研究也有著非常重要的意義。首先,星系的宇宙恒星形成率密度(SFRD)和類星體(QSOs)數(shù)密度在z～2有個(gè)峰值；其次,星系的形態(tài)類型和星系的恒星質(zhì)量系集在z-2發(fā)生了顯著的變化。因此,在本論文中,我們的研究工作主要集中在紅移z～1-2的星系。這包括三個(gè)方面內(nèi)容：(1)哈勃極深場(UDF)和COSMOS場中EROs的分類研究；(2)AEGIS場中z～2年老星系和恒星形成星系的物理性質(zhì)研究；(3)AEGIS場中z～2星系的中紅外光譜和物理性質(zhì)研究。 我們利用(i-K)AB≥2.45顏色判據(jù)從COSMOS和UDF場中分別選出5264個(gè)EROs(KVega19.2)和24個(gè)EROS (KVega≤22.0)。通過能譜擬合法、雙色圖分類法和非模型化分類法我們將EROs分類成DGs和OGs,其中52％的星系是DGs,剩下48%的EROs為OGs (COSMOS)。通過結(jié)合24μm圖像、能譜擬合法、雙色圖分類法和非模型化分類法,我們將24個(gè)來自UDF場中的EROs分類成16個(gè)DGs和8個(gè)OGs。為了進(jìn)一步分析不同分類方法對EROs類型劃分的有效性和差異,我們做了主成分分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)能譜擬合法和非模型化形態(tài)參數(shù)能有效將EROs區(qū)分成DGs和OGs。與此同時(shí),我們也研究了EROs樣本中DGs和OGs所占比例與其它觀測性質(zhì)的關(guān)系,結(jié)果表明越高紅移、越暗K波段星等極限和越紅的顏色選擇判據(jù)會(huì)使得樣本中DGs比例越高。另外,我們發(fā)現(xiàn)OGs比DGs有更大的成團(tuán)幅度,兩者相差約2倍因子,而且它們的成團(tuán)性也是與K波段星等極限有關(guān),即KVega值越小,成團(tuán)性越強(qiáng)。 在AEGIS場中,我們利用gzK=(z-K)AB-1.4(g-z)AB≥0.2挑選出1609個(gè)sgzKs,422個(gè)pgzKs滿足(z-K)AB2.7和gzK0.2顏色判據(jù)(KAB22)。我們的pgzKs星系計(jì)數(shù)在KAB～21.0處也有個(gè)break。通過結(jié)合文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的K波段星系計(jì)數(shù),我們發(fā)現(xiàn)星系形成和演化的模型預(yù)言了太多小且低質(zhì)量的恒星形成星系和年老星系,可對于那些z1.4的高質(zhì)量星系預(yù)言太少,這說明現(xiàn)在的星系形成和演化模型有待進(jìn)一步完善。我們也發(fā)現(xiàn)sgzKs的恒星形成率(SFR)和比恒星形成率(sSFR)隨著紅移增大而增大,這意味著在越高紅移處,星系的恒星形成越劇烈。另外,大質(zhì)量的恒星形成星系有很低的sSFR,這表明相對于大質(zhì)量的星系,小質(zhì)量星系的增長更多的是通過星系本身的恒星形成。通過利用HST WFC3/F160W的觀測數(shù)據(jù),我們研究了gzKs星系在靜止光學(xué)波段的形態(tài)性質(zhì)。結(jié)果顯示紅移z-2處的星系不僅有致密的早型星系形態(tài)特征,也有盤狀或不規(guī)則的形態(tài),表明這些星系可能有著不同的形成過程。我們利用IRAC紅外測光數(shù)據(jù)研究了gzKs星系樣本中AGNs的比例,828個(gè)gzKs中有10%的星系被分類成AGNs的候選者。 最后,我們從AEGIS場中挑選出14個(gè)ULIRGs樣本,這些源的24μm流量0.2F24μm0.6mJy。它們的Spitzer/IRS光譜表明它們有很窄的紅移分布,z～1.95士0.19,而且有明顯的多環(huán)芳香烴(PAH)輻射特征,對應(yīng)的主要輻射波段是在7.7、8.6和11.3μm處。它們的星族質(zhì)量(M*)和SFR范圍分別是M*1011M(?)和410Me yr-1SFR1022Me yr-1。另外,我們也發(fā)現(xiàn)ULIRGs的靜止光學(xué)波段形態(tài)有很大差異,包括有鏈狀和延展的結(jié)構(gòu),以及早型旋渦星系形態(tài)特征,這說明這些源有著不同的形成過程�；赬-ray、寸電和中紅外觀測數(shù)據(jù),我們也研究了樣本中AGN貢獻(xiàn)比例。14個(gè)ULIRGs中只有EGS22、EGS25、EGS27和EGS34被X-ray探測到,其中EGS22和EGS34的X-ray光度Lx能被解釋為劇烈恒星形成的貢獻(xiàn),而EGS25和EGS27主要是來自AGNs的輻射。因此,z～2ULIRGs樣本中有AGN活動(dòng)特征的源～14-29%。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：P152

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本文編號(hào)：2584332