【摘要】：近鄰星系是研究星系形成與演化的理想天體。從形態(tài)上近鄰星系可以分為橢圓星系,透鏡星系(S0星系),旋渦星系和不規(guī)則星系。星系主要成分包含恒星、不同物態(tài)的氣體、塵埃以及暗物質(zhì)。星系的恒星質(zhì)量和氣體金屬豐度是研究星系形成與演化的兩個重要物理參數(shù)。以往的研究主要根據(jù)一維光學(xué)光譜獲得星系的物理參數(shù)研究星系的形成與演化。最近,隨著積分光譜儀(IFU)的普遍使用,我們能夠得到星系不同位置處的光學(xué)光譜,能更好地理解星系的形成與演化。本論文主要包括以下兩個部分:論文的第一部分我們利用斯隆數(shù)字巡天二維光譜(MaNGA)研究了107個中心有年輕星族星系(blue-core galaxies)的形態(tài)、動力學(xué)和氣體金屬豐度。主要結(jié)論如下:(ⅰ)通過恒星和氣體的速度場,測量了這類星系氣體和恒星速度場的動力學(xué)角度,發(fā)現(xiàn)26%的星系氣體和恒星的動力學(xué)角度之差大于30°,表明它們可能有不同來源氣體的吸積:根據(jù)Galaxy ZOO2的形態(tài)分類,我們發(fā)現(xiàn)15%星系具有棒結(jié)構(gòu),8%星系顯示了并合的特征。棒結(jié)構(gòu)和并合能夠?qū)е峦獠繗怏w流入星系中心形成恒星,使得這類星系中心有年輕的星族。(ⅱ)根據(jù)近鄰恒星形成星系的恒星質(zhì)量和氣體金屬豐度之間關(guān)系,發(fā)現(xiàn)這類blue-core星系具有高的氣體金屬豐度。我們進(jìn)一步研究了這類blue-core星系具有高氣體金屬豐度的原因,發(fā)現(xiàn)它們可能具有較低的紅移和較紅的顏色。論文的第二部分利用斯隆數(shù)字巡天(SDSS)觀測數(shù)據(jù)研究了 1221個具有異常高氣體金屬豐度星系的物理特性。為了更好地理解這些星系高氣體金屬豐度的起源,我們選擇了具有類似紅移和恒星質(zhì)量的對照樣本。我們的主要結(jié)論如下:(ⅰ)高氣體金屬豐度星系和對照樣本在電子密度和電離參數(shù)的分布上具有顯著的差異。高氣體金屬豐度的星系有較高的電子密度和較低的電離參數(shù)。(ⅱ)通過比較高氣體金屬豐度星系和對照樣本的光學(xué),近紫外和中紅外的顏色,發(fā)現(xiàn)高金屬豐度星系有相對紅的顏色。(ⅲ)通過比較星系中恒星星族的物理性質(zhì),發(fā)現(xiàn)高氣體金屬豐度星系具有年老的富金屬星族,我們發(fā)現(xiàn)對照樣本有低的Dn4000和高的HδA值,這表明這些對照樣本可能經(jīng)歷了最近的恒星形成活動。(ⅳ)高氣體金屬豐度的星系具有高的[α/Fe],表明它們可能經(jīng)歷了 α元素的增豐以及短的恒星形成時標(biāo)。(ⅴ)高氣體金屬豐度的星系和對照樣本在氣體成分具有顯著差異,而星系環(huán)境沒有顯著差異。通過本論文的研究,我們發(fā)現(xiàn)除了以前我們所熟知棒結(jié)構(gòu)、相互作用或者并合能夠使得氣體流入星系中心形成恒星外,星系內(nèi)部的氣體和恒星速度場的動力學(xué)差異也可能導(dǎo)致氣體流入星系中心,從而觸發(fā)星系中心區(qū)域的恒星形成活動。另一方面,對高氣體金屬豐度星系的研究,我們發(fā)現(xiàn)氣體金屬豐度與電離參數(shù)、電子密度、恒星形成率、塵埃、氣體以及[a/Fe]有關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P152
【圖文】：

主流的星系形成理論模型。宇宙大爆炸產(chǎn)生了空間與時間，充滿了定量的物質(zhì)與逡逑能量。在星系演化的歷史進(jìn)程中，星系的自演化，以及它們和周圍的物質(zhì)相互作逡逑用，進(jìn)一步形成了我們今天所觀測的各種各樣不同形態(tài)的近鄰星系。如圖１．１所逡逑示，在星系形成與演化中，包含了各種各樣的物理過程。我們通常用恒星質(zhì)量、逡逑恒星形成率、形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)、金屬豐度、恒星的星族年齡以及氣體的成分等物理逡逑參數(shù)去描述這些物理過程。逡逑ｃｏｓｍｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｉｎｉｔｉａｌ邋ａｎｄ邋ｂｏｕｎｄａｒｙ邋ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ逡逑＊邋￣￣逡逑ｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌ邋ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ逡逑ｄａｒｋ邋ｈａｌｏ邋（ｄａｒｋ邋ｍａｔｔｅｒ邋４邋ｇａｓ）邋？邐逡逑ｒ￣＾＾＜Ｃｃｏｏｌ＾ｉｇ邋ｅｆｆｅｃｌｉｗ？＾＞＾—ｊ逡逑ｎｏ邋＾ｚ＂Ｉ＾ｒｇｃ邋ａｎｇｕｌａｒ＾－＾ｙ＾９邐ｎｏ邋＾－＾ｆｕｒｔｈｃｒ邋ｍｅｒｇｅｒ＾－逡逑＾＼４ｗｍｅｎｔｕｍ？，＾＾邐＾＼ａｎｄ邋ａｃｃｒｅＵｏｎ？＾－－＾逡逑邐邐邋邐邐邋邐ｌ邐逡逑ｄｉｓｓｉｐａｔｉｖｅ邐ｇａｓｅｏｕｓ邋ｄｉｓｋ邐ｈｏｔ邋ｈａｌｏ邋Ｉ逡逑ｃｏｌｌａｐｓｅ：邐邐ｒ邐邋１邐１逡逑－ｊ抑ｒｂｕｒｓｌ—邐ｓｔａｒ邋ｆｏｒｍａｔｉｏｎ逡逑ｄｉｓｋ邋ｇａｌａｘｙ逡逑ｒ—邐逡逑１邋Ｕｄ°ＩＵ，ｉｌ邋１邋ＡＣｒｆｉａＵａｉｌＨ逡逑ｉ—邋＊邋—邐——ＡＧＮ逡逑＾邋ｓｐｈｅｒｏｉｄａｌ邋ｓｙｓｔｅｍ邐邐邐邐逡逑ｎｏ邐ｙｅｓ邐ｃｅｎｔｒａｌ邋ｂｕｌｇｅ逡逑Ｉ邐丨邋ａｃｃｒｅｌｉｏｎ２＿＞￣—邐邐邐逡逑

根據(jù)不同的形態(tài)，星系主要分為橢圓星系、透鏡星系（ｓｏ星系）以及旋渦星系逡逑等三種類型。Ｋｏｒｍｅｎｄｙ邋＆邋Ｂｅｎｄｅｒ邋ｅｔ邋ａｌ．邋（２０１２）［１３２］對哈勃序列里面的邋Ｓａ－Ｓｂ－Ｓｃ逡逑的系列進(jìn)行了更新，提出了一個現(xiàn)代版的哈勃音叉圖，如圖１．２所示。這些僅從逡逑星系圖片對星系進(jìn)行分類存在一定的極限性。例如，對于高紅移星系，很難從圖逡逑片去辨認(rèn)星系的形態(tài)。因?yàn)槲覀儾恢肋@些高紅移星系是由于它們不同紅移導(dǎo)逡逑致它們形態(tài)不一樣，還是它們本身就存在物理上的演化。人們試圖用定量的方逡逑法去研究不同星系的形態(tài)特征。最早應(yīng)用定量的方法是星系形態(tài)的結(jié)構(gòu)參數(shù)法，逡逑即一維面亮度輪廓的擬合。通過測光的方法，得到星系不同半徑出的平均面亮逡逑度隨半徑的一個變化關(guān)系。ＤｅＶａｕｃｏｕｌｅｕｒｓ（１９８４）［４４］首先用這種方法來擬合了逡逑橢圓星系的面亮度。Ｓ６ｒｓｉｃ（１９６３）［１７１］提出來一個更普遍的函數(shù)去擬合不同星系逡逑的面亮度輪廓，逡逑圖１．２：現(xiàn)代版的哈勃音叉圖（ＨｕｂｂｌｅＴｕｎｉｎｇＦｏｒｋｄｉａｇｒａｍ），圖片來源于Ｋｏｒｍｅｎｄｙ＆Ｂｅｎｄｅｒ逡逑ｅｔａｌ．邋（２０１２）0逡逑Ｉ（Ｒ）＝ＩＱｅｘｐ邋—Ｐｎ（＾Ｙ邋＝Ｉｅｅｘｐ邋｜邋＾邋＇邋－ｌ｜邐（１．１）逡逑式中的ｂ是一個常數(shù)。我們通常用ｉｉ值來描述星系的形態(tài)。當(dāng)ｎ＞ｌ的時候，ｂ逡逑＝邋２ｎ－０．３２７。當(dāng)ｎ＝ｌ時

貧氣體星系；通過恒星形成的活動，星系可以分為ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ星系和ｓｔａｒｂｕｒｓｔ星逡逑系；通過判斷星系中心是否有活動星系核，分為正常星系和活動星系等等。不逡逑同形態(tài)的星系，它們的光譜是有差異的，如圖１．４所示。從橢圓星系到旋渦星系，逡逑光譜藍(lán)端的連續(xù)譜和發(fā)射線變得越來越強(qiáng)。對于橢圓星系來說，它們?nèi)狈岬�，逡逑年輕的恒星，具有很強(qiáng)的金屬吸收線（例如Ｃａｌｌ邋Ｈ和Ｋ線），強(qiáng)的４０００Ａｂｒｅａｋ。逡逑而旋渦星系的這些特征恰好與橢圓星系相反。旋渦星系和星爆星系的發(fā)射線大逡逑多數(shù)都在藍(lán)端和近紫外，這些發(fā)射線主要產(chǎn)生于年輕熱的恒星。逡逑｜逡逑ＩＴＩ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋｜邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋｜邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋｜邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋｜邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋｜邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｆ－Ｊ邋ｆｌ逡逑１邐２２邐＾邋＝邋４邐ｉ邐Ｉ逡逑２３邐ｒ．邋＼邐—逡逑＾邐２４邐ｒ＊邐—逡逑Ｅ邐２５邐ｒ邐二逡逑＾邐２７邐ｒ邐；逡逑＾邋２８邋－邋ｎ＝１邋？逡逑￣邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋Ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋Ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋Ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋Ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋Ｉ邋ｒ逡逑０邐１０邐２０邐３０邐４０邐５０邐６０逡逑ｒａｄｉｕｓ邋Ｒ邋（ａｒｃｓｅｃ）逡逑圖１．３：圖中的實(shí)線是ｄｅＶａｕｃｏｕｌｅｕｒｓ律

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本文編號：2784820