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星系的多重奏——郭守敬望远镜巡天助力致密星系群研究
2019-12-16 | 编辑: | 【】【打印】【关闭

  现代的标准冷暗物质宇宙学认为,宇宙的结构是等级成团式的——星系与星系之间在引力作用下慢慢聚集起来,逐渐形成更大尺度的结构。因此,在我们的宇宙中,星系与星系之间成群结队是十分常见的。我们的银河系就位于一个被称为本星系群的星系群中。

  由于宇宙非常空旷,在一般的星系群之中,成员星系之间的距离远大于星系自身的尺度。然而有一类星系群却非常特殊,它们的成员星系紧密地靠在一起,这样的星系群被称作致密星系群。历史上最先确认的致密星系群是著名的斯蒂芬五重奏(参见图1)。在致密星系群中,成员星系将通过引力不断将对方“撕扯”,在一通复杂而华丽的群(魔乱)舞之后,最终合并形成为一个巨大的椭圆星系。

  图片1:著名的致密星系群---斯蒂芬五重奏的图像。除了最下方的NGC 7320是无关的前景星系外,该星系群由中间的三个星系(NGC 7319 NGC 7318A NGC 7318B)和左上角的NGC 7320C及右下角的NGC 7317共同构成。 

  致密星系群中星系之间存在复杂的相互作用过程,是研究星系并合和演化的理想场所。致密星系群是星系演化过程中所处的一种特殊而短暂的状态。对应于这种短暂转态,致密星系群在观测中并不是非常常见。另外一方面,建立致密星系群的完备样本,并研究其随着时间的演化对理解星系的成长具有十分重要的意义。

  近日,上海天文台博士研究生郑云亮在导师沈世银的指导下,基于斯隆数字巡天计划和郭守敬望远镜巡天数据建立了目前为止最大的致密星系群样本。目前该工作已经被天体物理学研究增刊(ApJS)正式接收。

  “要想完全无误地证认致密星系群需要所有成员星系的光谱观测,从而可以测定出成员星系到我们的距离,避免将一些由于投影效应表现为聚集在一起但实际上并不在一起的星系认证为致密星系群。”来自上海天文台的沈世银研究员表示。

  目前,由于光纤光谱技术的发展,具有光谱红移(距离)测量的星系样本数大大提高,比如斯隆数字巡天中具有红移测量的星系样本数达百万量级。但是,对于致密星系群来说,由于星系成员非常靠近,又由于光纤光谱观测技术中普遍存在的光纤碰撞效应,要想得到所有成员的光谱测量还是非常困难的。

  在我国主导的郭守敬望远镜巡天中,有一个重要的观测样本就是对斯隆数字巡天中由于光纤碰撞而没有光谱观测的星系样本进行补充观测。因此,结合斯隆数字巡天和郭守敬望远镜巡天的观测数据可以最大程度上发挥光谱观测数据的效率,并开展致密星系群相关的研究工作(参见图2)。

  图片2:一个典型的结合斯隆数字巡天和郭守敬望远镜巡天数据证认的致密星系群。其中白色圈出来的星系是由斯隆数字巡天提供的光谱观测,红色圈出来的星系光谱则是由郭守敬望远镜巡天提供。

  该样本包含6100多个致密星系群,19000多个成员星系。对于该致密星系群样本而言,有超过1200个成员星系的光谱由郭守敬望远镜巡天的补充样本提供,使得1100多个致密星系群的样本得以完备。

  “该研究不仅包含了已经证认的致密星系群样本,还包含了未来潜在可证认的致密星系群的候选样本,并可在郭守敬望远镜的后续观测中得到进一步证认,可以说是致密星系群样本相关研究工作中的重要创新点。”该工作的第一作者、上海天文台的博士研究生郑云亮说。

  除此之外,基于该最大致密星系群样本的物理和统计性质的研究也正在进行中。初步研究结果表明,致密星系群中的星系相比于普通星系群存在显著差异,这种差异不仅起源于致密星系本身的特殊局域环境,还与致密星系群自身所处的更大尺度上的环境有关。也就是说,星系的演化和其不同尺度上的环境都有密切关系。

 

  论文预印本的链接:https://arxiv.org/abs/1911.11478

  该团组的其它近期工作:

  星系是如何成双成对的?——郭守敬望远镜巡天数据助力星系对研究

  http://www.shao.cas.cn/xwzx/kyjz/201906/t20190614_5322612.html 

    

  科学联系人:

  沈世银,中国科学院上海天文台,ssy@shao.ac.cn 

  郑云亮,中国科学院上海天文台,ylz@shao.ac.cn 

    

  新闻联系人:

  左文文,中国科学院上海天文台,wenwenzuo@shao.ac.cn 

    

    

    

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