【摘要】： 本文探討了對Lyman Break星系的對速度彌散(PVD)進行測量以及用該量來約束理論模型的可行性。我們發(fā)現(xiàn)當宇宙學模型給定后，不同的星系形成圖象將導致PVD的巨大差異。首先，我們提出了一個簡單唯象模型來聯(lián)系宇宙學N體數(shù)值模擬和Lyman Break星系，該模型由兩個參量(形成時間間隔Δ_z和暗暈質(zhì)量下限M_h)唯一確定。通過適當選擇這兩個參量，模型預言的暗暈中星系的分布函數(shù)和半解析模型的結(jié)果符合得非常好。而通過調(diào)節(jié)這兩個參量，我們同時考慮了一系列的星系形成模型。進而發(fā)現(xiàn)：(1)即使宇宙學和星系形成模型均不同，模型Lyman Break星系在可觀測的尺度上也可以表現(xiàn)出一樣的兩點相關(guān)函數(shù)(TPCF)；(2)另外，不同的宇宙學模型可以預言相同的TPCF和PVD；(3)然而，不同的星系形成模型即使保持TPCF一樣，也將預言截然不同的PVD。接著，我們采用實際觀測中的天區(qū)大小和紅移選擇效應(yīng)，構(gòu)造了大量的Lyman Break星系模擬樣本，然后根據(jù)其紅移畸變效應(yīng)來測量PVD。結(jié)果表明：(1)若用現(xiàn)有的觀測樣本(特征誤差為80kms~(-1))我們已經(jīng)可以限制星系形成模型，而如果樣本容量增長到4倍，誤差將減半；(2)錯誤地假設(shè)宇宙幾何和星系平均內(nèi)落對結(jié)果只有微弱的影響。因此，PVD將會成為運用Lyman Break星系紅移巡天來約束星系形成模型的強有力的統(tǒng)計工具。 上面探討的星系成團性和速度分布特征是與星系自身的物理性質(zhì)緊密聯(lián)系的，而這二者在很大程度上都依賴于星系的搖籃-暗物質(zhì)暈。為研究星系自身及其成團性的演化，首先需要研究暗暈的演化。本文利用高分辨率的N體數(shù)值模擬仔細分析了暗暈的質(zhì)量吸積歷史和內(nèi)部結(jié)構(gòu)演化歷史。我們運用NFW輪廓來擬合暗暈的密度分布，進而發(fā)現(xiàn)：內(nèi)部特征半徑r_s和其內(nèi)質(zhì)量M_s的演化非常密切地相關(guān)。我們建立了模型，利用該相關(guān)關(guān)系和暗暈質(zhì)量吸積歷史來預言其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的演化，，該方法無論從統(tǒng)計上還是對單個暗暈均達到了很高的精度。而且不同的數(shù)值模擬進一步證實了該相關(guān)關(guān)系不依賴于暗暈的定義，觀測時間的早晚，宇宙學模型，密度擾動功率譜和吸積的快慢，是真正內(nèi)稟的。這說明暗暈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)演化歷史和其質(zhì)量增長歷史是緊密聯(lián)系的，而且由后者可推演出前者，這彌補了Press-Schechter擴展理論對非線性問題無能為力，而宇宙學數(shù)值模擬又受到動態(tài)范圍的限制等不足。另外我們發(fā)現(xiàn)：暗暈匯聚因子c的增長并不是簡單地正比于宇宙膨脹因子α，而與質(zhì)量吸積速率反相關(guān)。我們同時發(fā)現(xiàn)：(1)冷暗物質(zhì)模型(CDM)中暗暈的成長均包括一個早期的快速吸積階段[暗暈質(zhì)量M_h隨時 間的增長遠快于宇宙的膨脹速率」和一個晚期的緩慢吸積階段!腸‘隨時間的 增長和宇宙的膨脹速率基本一致:(2)在這兩個階段的分界點處暗暈的匯聚 因子。~4，其束縛能和具有相同圓周速度的等溫球大致相等;(s)在這兩個 階段，暗暈的行為特征迥異(例如，圓周速度均‘在快速吸積階段增長迅速且 略大于內(nèi)部圓周速度:、，而在緩慢吸積階段基本恒定甚至降低，且小于、、. :、和呱在快速吸積階段增長迅猛，而在緩慢吸積階段增長滯緩):(l)一個暗 暈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引力勢阱主要是在早期的快速吸積階段成長起來的，雖然 在緩慢增長階段可以吸積大量的質(zhì)量(超過10倍)，但這并不顯著地改變其內(nèi) 部特征和引力勢阱.這些結(jié)果對我們解釋暗暈的普適密度輪廓，高紅移盤 星系的瓜111卜F討ler關(guān)系和理解星系核球及盤的形成都有很大幫助.
【圖文】：

2.1:怎樣選取紅移;=3處的候選星系:Lyman一Break技術(shù).上格顯示了;=3處.個正在形成星的星系(亂ar一formingg鼠二力的光譜，以及紫外波段四個濾波器的頻率位置.下格則展示了該系在四個波段中相應(yīng)的CCD圖像，由于頻率在賴曼極限(Lym汕hmit)以上的輻射幾乎完全被吸，該天體在U波段消失了.

不同星系形成模型預言的星系在暗暈中的平均數(shù)目分布.均歸算到具有相同的星系總數(shù)密度.
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（上海天文臺）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2003
【分類號】：P154

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本文編號：2674483