天文學家利用LAMOST數據研究致密星系群反貪風暴3粵語

現代的標準冷暗物質宇宙學認為,宇宙的結構是等級成團式的——星系與星系之間在引力作用下慢慢聚集起來,逐漸形成更大尺度的結構。因此,在我們的宇宙中,星系與星系之間成群結隊是十分常見的。我們的銀河系就位于一個被稱為本星系群的星系群中。

  由于宇宙非??諘?,在一般的星系群之中,成員星系之間的距離遠大于星系自身的尺度。然而有一類星系群卻非常特殊,它們的成員星系緊密地靠在一起,這樣的星系群被稱作致密星系群。歷史上最先確認的致密星系群是著名的斯蒂芬五重奏(參見圖1)。在致密星系群中,成員星系將通過引力不斷將對方“撕扯”,在一通復雜而華麗的群(魔亂)舞之后,最終合并形成為一個巨大的橢圓星系。



圖1:著名的致密星系群---斯蒂芬五重奏的圖像。除了最下方的NGC 7320是無關的前景星系外,該星系群由中間的三個星系(NGC 7319,NGC 7318A,NGC 7318B)和左上角的NGC 7320C及右下角的NGC 7317共同構成。

致密星系群中星系之間存在復雜的相互作用過程,是研究星系并合和演化的理想場所。致密星系群是星系演化過程中所處的一種特殊而短暫的狀態。對應于這種短暫轉態,致密星系群在觀測中并不是非常常見。另外一方面,建立致密星系群的完備樣本,并研究其隨著時間的演化對理解星系的成長具有十分重要的意義。

近日,上海天文臺博士研究生鄭云亮在導師沈世銀的指導下,基于斯隆數字巡天計劃(SDSS)和郭守敬望遠鏡(LAMOST)巡天數據建立了目前為止最大的致密星系群樣本。目前該工作已經被《天體物理學研究增刊》(ApJS)正式接收。

“要想完全無誤地證認致密星系群需要所有成員星系的光譜觀測,從而可以測定出成員星系到我們的距離,避免將一些由于投影效應表現為聚集在一起但實際上并不在一起的星系認證為致密星系群?!眮碜陨虾L煳呐_的沈世銀研究員表示。

目前,由于光纖光譜技術的發展,具有光譜紅移(距離)測量的星系樣本數大大提高,比如斯隆數字巡天中具有紅移測量的星系樣本數達百萬量級。但是,對于致密星系群來說,由于星系成員非??拷?,又由于光纖光譜觀測技術中普遍存在的光纖碰撞效應,要想得到所有成員的光譜測量還是非常困難的。

  在我國主導的郭守敬望遠鏡巡天中,有一個重要的觀測樣本就是對斯隆數字巡天中由于光纖碰撞而沒有光譜觀測的星系樣本進行補充觀測。因此,結合斯隆數字巡天和郭守敬望遠鏡巡天的觀測數據可以最大程度上發揮光譜觀測數據的效率,并開展致密星系群相關的研究工作(參見圖2)。



圖2:一個典型的結合斯隆數字巡天和郭守敬望遠鏡巡天數據證認的致密星系群。其中白色圈出來的星系是由斯隆數字巡天提供的光譜觀測,紅色圈出來的星系光譜則是由郭守敬望遠鏡巡天提供。

該樣本包含6100多個致密星系群,19000多個成員星系。對于該致密星系群樣本而言,有超過1200個成員星系的光譜由郭守敬望遠鏡巡天的補充樣本提供,使得1100多個致密星系群的樣本得以完備。

“該研究不僅包含了已經證認的致密星系群樣本,還包含了未來潛在可證認的致密星系群的候選樣本,并可在郭守敬望遠鏡的后續觀測中得到進一步證認,可以說是致密星系群樣本相關研究工作中的重要創新點?!痹摴ぷ鞯牡谝蛔髡?、上海天文臺的博士研究生鄭云亮說。

除此之外,基于該最大致密星系群樣本的物理和統計性質的研究也正在進行中。初步研究結果表明,致密星系群中的星系相比于普通星系群存在顯著差異,這種差異不僅起源于致密星系本身的特殊局域環境,還與致密星系群自身所處的更大尺度上的環境有關。也就是說,星系的演化和其不同尺度上的環境都有密切關系。
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