大質量早型星系的結構演化：觀測限制和理論解釋

《大質量早型星系的結構演化：觀測限制和理論解釋》是依託中國科學技術大學，由范璐璐擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：大質量早型星系的結構演化：觀測限制和理論解釋
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：范璐璐
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

觀測顯示，大質量早型星系的物理尺寸存在劇烈的演化： 與本地宇宙中具有同樣質量的早型星系相比較，紅移2處的對應星系的有效半徑平均要小4倍。如何解釋大質量早型星系劇烈的尺寸演化，是正確理解大質量星系形成與演化的重要部分。申請者準備在已有工作積累基礎上，從觀測限制和理論解釋兩方面同時入手，拓展對該課題的研究。一方面，編譯一個紅移z＜2-2.5的較大早型星系樣本，使用統一的SED擬合工具（如MAGPHYS）推測星系的物理成分，測量大質量早型星系尺寸隨紅移的演化，以及對環境，星系年齡的依賴關係，從而對理論解釋提出較可信的觀測限制；另一方面，我們嘗試尋找新的可導致尺寸演化的機制（比如類星體的射電反饋模式、暗物質暈內部密度輪廓的演化），檢驗各種潛在機制的可信度以及估計對尺寸演化的貢獻。我們的主要目的在於通過對大質量早型星系尺寸演化觀測和理論兩方面的研究，更好地理解大質量星系形成及演化的歷史。

結題摘要

本項目圍繞近年來發現的高紅移大質量星繫結構具有急劇演化這一研究熱點，基於包含哈勃空間望遠鏡新一代近紅外相機的高空間分辨成像的多波段深場巡天數據，提出了兩個主要研究內容：一個是構建紅移2-3以內的大質量早型星系樣本，發展能譜擬合工具，研究其結構演化；另一個是通過新的樣本數據對已有用於解釋大質量早型星系劇烈結構演化的物理機制、模型提供檢驗和限制。按照計畫書，我們首先利用哈勃望遠鏡新的近紅外寬場相機（WFC3）的兩個不同巡天項目（CLASH和CANDELS）數據，搜尋紅移z~2和z~3處的大質量被動演化星系樣本。我們把大質量早型星系的樣本擴展到紅移3以上。我們得出高紅移大質量被動演化星系的相對半徑近似反比於（1+z）。我們發現大質量早型星系的演化遵循從內而外情景，另外我們還發現高紅移被動演化星系的相對半徑分布的彌散隨紅移增加而增加。這些結果對大質量星系在高紅移的形成和演化提供了觀測檢驗。我們發展了一套譜能擬合工具，並對紅移2處GOOD-MUSIC場中光譜紅移選的星系樣本進行分析。我們發現，傳統的SED擬合方法只假設一種固定的塵埃消光模型，可能對大樣本分析產生偏差。我們提出，在SED擬合過程中，紅外光度應該被當作擬合參數進行合理的考慮，而對不同的星系類別採用不同的消光律。除此以外，我們還研究了紅移z~2處的X射線選活動星系核宿主星系的結構和形態，通過與非活動星系比較樣本的對比，發現X射線選活動星系核宿主星系的結構與形態與非活動星系類似，並不具有更顯著比例的併合信號，這意味著主併合並不是X射線選活動星系核的觸發主因。總之，該項目按計畫完成了預定內容，在高紅移星繫結構形態方向上做出了一些較有特色的工作。