發(fā)布時間：2017-12-09 17:22

  本文關(guān)鍵詞：近鄰盤星系的演化及恒星形成歷史研究

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【摘要】：星系是構(gòu)成宇宙的基石,其形成與演化是二十一世紀(jì)天體物理研究領(lǐng)域的前沿課題之一。相比宇宙大尺度結(jié)構(gòu)和恒星的形成與演化,星系的形成與演化有更多未知且十分重要的領(lǐng)域有待我們深入研究。為了解其形成與演化歷史,越來越多空間及地面望遠(yuǎn)鏡為之展開觀測。統(tǒng)計研究發(fā)現(xiàn),星系的分布和演化歷史受其形態(tài)、恒星總質(zhì)量和周圍環(huán)境等因素的影響,但是具體的星系形成與演化研究還依賴于觀測水平和技術(shù)手段的發(fā)展。近鄰星系具有很高的空間分辨率,為研究星系形成與演化的理論模型提供了最豐富的觀測約束,因此近鄰星系是研究星系形成、結(jié)構(gòu)和演化歷史的理想“實驗室”。為了了解這些近鄰盤星系的演化歷史,對單個星系個性特征的研究是非常有必要的。在研究星系的個性特征方面,唯象模型體現(xiàn)了其獨特的價值。我的博士論文利用唯象模型分別研究了一個較為簡單的、孤立的小質(zhì)量盤星系NGC 300和一個較為復(fù)雜的、相互作用的大質(zhì)量盤星系M51a(NGC 5194),利用它們的最佳模型預(yù)言,分別與之前研究過的、與它們各自質(zhì)量相當(dāng)?shù)膶?yīng)目標(biāo)進(jìn)行了比較研究。希望通過比較研究這兩類比較典型的盤星系的形成與演化歷史,藉此了解盤星系的形成與演化歷史。首先,我們構(gòu)建了NGC 300的化學(xué)演化唯象模型。一方面,詳細(xì)計算了分子氫和中性氫氣體質(zhì)量面密度(∑H2(r,t)和∑HI(r,t))、恒星形成率面密度((？)(r,t))和金屬豐度(12+log(O/H))的徑向輪廓。通過模型預(yù)言與觀測約束的比較,我們發(fā)現(xiàn)模型預(yù)言對內(nèi)落時標(biāo)很敏感,而外流主要影響星系盤的金屬豐度,并且NGC 300的星系盤是“由內(nèi)到外”形成的。另一方面,本星系群中的小質(zhì)量盤星系M33和NGC 300在光學(xué)性質(zhì)上是“孿生姐妹”,但是觀測研究發(fā)現(xiàn)：(a) NGC 300的恒星質(zhì)量面密度輪廓能夠很好地用e指數(shù)分布描述,而M33在半徑r=8kpc的地方存在截斷；(b) NGC300是一個孤立的星系,而M33和M31之間存在中性氫氣體橋,即M33與M31之間存在相互作用。由此表明,NGC 300和M33應(yīng)該具有不同的演化歷史。于是我們利用NGC 300最佳模型得到的結(jié)果,與之前研究過的M33最佳模型的結(jié)果進(jìn)行了比較研究。得到如下結(jié)論：NGC 300的恒星形成主體時間早于M33；現(xiàn)階段有更多的冷氣體下落到M33的盤上,并且NGC 300現(xiàn)今的恒星形成沒有M33的恒星形成活躍；周圍環(huán)境對星系的形成與演化歷史有重要影響。其次,我們建立了M51a化學(xué)-顏色演化的唯象模型,詳細(xì)計算了∑H2(r,t)、 ∑HI(r,t)、總氣體質(zhì)量面密度(∑gas(r,t)), Ψ(r,t),以及12+log(O/H)和多波段(從FUV到K波段)面亮度的徑向輪廓,通過模型預(yù)言與觀測數(shù)據(jù)的比較,我們發(fā)現(xiàn)模型預(yù)言對內(nèi)落時標(biāo)很敏感,并且當(dāng)采用常數(shù)的內(nèi)落時標(biāo)tp= 7.0 Gyr時,模型預(yù)言能夠很好地重現(xiàn)M51a的大部分觀測特征,也能很好地顯示星系盤的形成機(jī)制為“由內(nèi)到外”,這與最新的IFU巡天項目得到的結(jié)果一致。此外,∑H2(r,t)、Ψ(r,t)、以及FUV波段和NUV波段面亮度輪廓是示蹤近期由于相互作用引起恒星形成的重要物理量。我們利用M51a最佳模型得到的結(jié)果,與之前研究過的、與M51a質(zhì)量相當(dāng)?shù)�、相對孤立的盤星系Milky Way和UGC 8802各自最佳模型的結(jié)果進(jìn)行了比較研究。得到如下結(jié)論：M51a星系盤中星族的平均年齡比Milky Way的小,而比UGC 8802的大；M51a大約有50%的恒星質(zhì)量是在最近5 Gyr內(nèi)增長的,因此M51a是一個比較年輕的星系,并且目前的恒星形成比較活躍。最后,我們比較了NGC 300、M33、M51a、UGC 8802和銀河系各自最佳模型預(yù)言的金屬豐度輪廓,研究結(jié)果表明：對孤立星系而言,越大質(zhì)量的星系,其主體恒星形成時間越早,并且大質(zhì)量星系的內(nèi)盤和外盤的增長速率都快于小質(zhì)量星系；相互作用星系的金屬豐度梯度比孤立星系的金屬豐度梯度平。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(云南天文臺)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P152

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1 秦勝利,王俊杰,趙剛,吳月芳;恒星形成過程中的天體物理現(xiàn)象[J];天文學(xué)進(jìn)展;2004年02期

2 陳志維;江治波;;近紅外偏振觀測在恒星形成研究中的應(yīng)用[J];天文學(xué)進(jìn)展;2009年04期

3 馮，

本文編號：1271227