恒星形成星系主序关系的研究进展高宇翔等2015恒星形成星系主序.PPTVIP

恒星形成星系主序关系的研究进展 高宇翔等（2015） 恒星形成星系主序关系 恒星形成星系的恒星形成率与其恒星质量的相关关系被称为恒星形成星系主序关系，是描述星系演化的基本关系之一。 特定红移处恒星形成星系的主序关系由斜率、弥散和零点等参数来描述。主序关系的斜率反映不同质量恒星形成星系间比恒星形成率的差别；主序关系的本征弥散由相同质量星系之间恒星形成历史的差异造成；而零点反映宇宙整体的恒星形成活动强度。 一、主序关系测量结果 罗列了近10 年来对0≤z≤7 范围内的恒星形成星系主序关系测量的主要结果 比较了不同研究工作给出的不同红移处的主序关系 1、主序关系的斜率范围大约是0.6~1.0，其中近邻星系的主序关系斜率较小，但在z≈1 已经达到0.9 左右； 2、红移在0~2 范围内，主序关系零点(1010M⊙) 增加了将近30 倍，红移在2~4 范围内，主序关系零点也逐渐增加； 3、由于高红移星系(z ≥4) 基于UV 斜率的消光改正准确性有待检验，z≈4 以后的零点数值或被低估； 4、若考虑星云发射线的污染，恒星质量或被高估，在6≤z≤7 范围内可能有上升趋势。 近年来有一些研究表明，恒星形成星系主序关系的参数有可能随星系恒星质量而变化。采用双幂律函数拟合主序斜率，低质量段比高质量段有更陡峭的斜率。 主序关系的弥散也随星系的恒星质量而变化，大质量星系相对于小质量星系具有更加弥散的主序关系。主序关系的参数与星系的恒星质量相关，暗示主导星系恒星形成的物理过程和星系的恒星质量有关。 正常的恒星形成星系：在各红移处，大部分恒星形成星系都分布在主序关系上； 星暴星系：相对具有更高的SSFR 且明显偏离恒星形成星系主序的恒星形成星系； 主序星系和星暴星系分属两种截然不同的恒星形成模式：(1) 长期稳定的普通模式；(2) 快速演化的星暴模式。星暴模式很可能发生在主并合期间，具有近10 倍于普通模式的恒星形成率以及相对更短的动力学时标； 8 μm 热辐射改正因子(IR8=LIR/L8) 可以用于区分两种恒星形成模式，IR8 数值越高，SSFR 也越高，是典型的星暴星系； 二、“普通模式”与“星暴模式” 三、“数目主序”与“结构主序” 恒星形成星系在主序关系lg(SFR)－lg(M*) 参数空间呈正态分布，直观上此恒星形成主序关系即为“数目主序”(Number MS)。 有效半径描述面亮度轮廓的特征大小(size)；Sersic指数描述面亮度轮廓的锐度(cuspiness)，反映星光的聚集程度，恒星形成星系对应n≈1，即指数盘的形式，而宁静星系通常有n≈4。 Wuyts 等人分析恒星形成星系的主序关系与星系有效半径和Sersic指数的相关关系，发现盘星系和恒星形成星系在SFR－M*平面上表现出相同的聚集，并将其称为恒星形成星系的“结构主序”(Structural MS)。 1、恒星形成星系由盘星系主导，它们的有效半径整体上比宁静星系和星暴星系都要大； 2、越是偏离主序关系，星系的光度分布就越聚集； 3、图中每个小图的右下方是大质量宁静星系，分布于“结构主序”之下。 四、主序星系的可分辨结构 分别以恒星质量面密度和恒星形成率面密度为横、纵坐标构建一条“解析的恒星形成星系主序”。 “解析主序”与星系尺度上的恒星形成星系主序相一致，即在亚星系(kpc) 尺度上，恒星形成与质量积累的过程与整个星系相一致。 高红移星系中相对于星系盘有更活跃的恒星形成表现的团块结构，其在“解析主序”上的表现与作为“outliers”的星暴星系在传统星系尺度的“数目主序”上的位置相吻合。 高红移恒星形成星系普遍具有分布在中心以外区域的团块结构(clumps)。这些结构具有相对星系其他结构偏蓝的静止波段U-V 颜色，其近期的恒星形成活动贡献了星系整体19% 的恒星形成率，但只占星系整体恒星质量的7%。 五、主序关系的误差 恒星形成星系的选取 有恒星形成活动的星系，光学颜色通常更蓝，利用该特征可与宁静星系区别开来。 Lyman-break ：搜寻高红移恒星形成星系(z≈3) 的传统手段。 基本原理：静止波段下超出Lyman 极限912A相应能量的连续谱辐射几乎都会被中性氢吸收从而产生截断效应。星系能谱分布的截断特征从z≈3 开始进入光学窗口，被地面或空间望远镜捕获，通过测量紫外和光学相邻波段的流量差异，初步筛选出恒星形成星系。 BzK颜色分类：区分1.4z2.5 范围内恒星形成星系和宁静星系的有效方法。 BzK 参数：BzK≡(z-K)AB-(B-z)AB，恒星形成星系满足BzK≥-0.2，宁静星系满足BzK0.2？以及(z-K)AB2.5。 UVJ 颜色分类：区分z≈2 至今恒星形成星系与宁静星系的新方法。从z≈0 直到z≈2 左右，两类星系在(U-V ) vs (