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上海天文台在星系核环的形成理论研究中取得新进展
2015-07-22 | 编辑: | 【】【打印】【关闭

  近日,上海天文台博士研究生李智在沈俊太研究员与韩国首尔国立大学金雄泰教授的指导下对棒旋星系中的核环进行了系统细致的数值模拟研究,并取得了新的重要进展:相较于之前对核环形成的理论解释,他们提出的新机制适用面更广,可以广泛应用于具有核环的棒旋星系样本来限制星系的物理参数,从而更好地理解棒旋星系的结构和演化规律。目前该工作已经发表在国际核心期刊《天体物理杂志》上。 

  在棒旋星系的长期演化过程中,棒扮演了很重要的角色,其中最主要的一个方面就是星系棒可以驱动气体内流至星系中心区域,并形成新的恒星,因而棒可以重新分布星系的物质、角动量及能量。 

  相较于在星系中可以近似认为无碰撞的恒星而言,作为连续介质的气体对于星系棒的扰动更为敏感。“在棒旋星系中我们经常可以观测到很多由棒产生的气体子结构,例如在棒旋转方向的前侧会出现高密度尘埃带,以及在星系中心附近具有很强恒星形成率的核环”,该工作的第一作者李智介绍。  

  显然这些结构的特征和产生条件与寄主星系特别是星系棒的性质息息相关,但是学术界此前对核环的形成条件、形状、及大小等重要问题都没有系统的解决。 

  沈俊太研究员说,“之前的研究通常认为核环的位置接近于星系的某一特定半径——内林德布拉德共振(ILR)半径,或在两个ILR半径之间,然而这些共振半径严格来讲仅在星系棒扰动较弱时才有意义”。 

  李智描述道,“利用高精度流体数值模拟,通过系统探索参数空间,我们发现模拟中的棒旋星系可以产生两种核环,一种近似圆形并在棒的短轴方向轻微拉伸,另一种具有很高的椭率并和棒的主轴方向平行(见图1)”。  

  他们还发现在棒的旋转速度很快或者星系中心的物质密度很低的时候倾向于形成第二种核环,而这种高椭率核环在自然界真实存在的棒旋星系中非常罕见,这就为测量观测到的棒旋星系的物理参数提供了很强的约束。 

 

1 棒旋星系中气体的密度分布图,红色代表高密度,蓝色代表低密度。左边可以明显的看到一个较圆的核环,而右边的核环椭率较大。白色椭圆代表了星系棒的大小 

    他们还对核环的形成机制提供了新的解释:由于核环是由气体损失角动量(旋转的能力)而落入星系中心堆积而成的,所以核环的位置取决于气体的总角动量损失,以及星系中心的势场分布。前者受星系中非轴对称结构的特性控制,例如棒的强度,轴比和转动速度;而后者取决于星系中心轴对称结构,例如核球的大小,质量分布。 

  “共振半径解释仅仅提供了一个核环形成的宽泛范围,而我们的核环形成机制则可以更准确地预言核环的大小及形状,因此适用面更广,可以广泛应用于具有核环的棒旋星系样本中限制星系的物理参数,从而使我们更好地理解棒旋星系的演化规律。”沈俊太研究员总结道。 

  论文链接:http://iopscience.iop.org/0004-637X/806/2/150/ 

  科学联系人:沈俊太,jshen@shao.ac.cn 

  新闻联系人:左文文,wenwenzuo@shao.ac.cn021-34775125 

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