并合星系团A401/A399的多色测光研究

摘要

星系团作为宇宙中最大的自引力束缚系统，了解它的形成和演化历史，可以为研究大尺度结构的形成提供重要线索。星系团A401和A399是一对备受关注的并合星系团，它们彼此紧靠在一起，两者的cD星系相距约3Mpc。光学、射电和X射线等多个波段的观测表明，这两个星系团中间的过渡区域可能正在发生相互作用。对这两个星系团进行深入的研究，不仅可以帮助人们了解星系在致密环境中的形成和演化，还可以了解并合星系团对星系中的恒星形成过程有什么影响。
　　在本论文中，利用BATC(Beijing-Arizona-Taiwan-Connecticut)多色测光和南银冠u波段巡天(South galactic Cap U-band Sky Survey，简称SCUSS)数据，基于测光红移技术，获得了较深(h≤20m.0)的成员星系样本，包括211个已被光谱确认的亮成员星系和546个新挑选的暗成员星系。对星系团A401和A399中成员星系的光度函数和恒星形成性质进行了分析。主要结果概括如下:
　　1.光度函数:(i)采用Schechter函数，运用x2最小拟合法对两个星系团整体的光度函数进行了拟合，结果为M*=-19.80+0.04-0.05，α=0.0+0.08-0.07。同时，根据X-ray观测揭示的温度结构将所有成员星系分为低温和高温区域两个子样本，其绝对星等MR的中值分别为-19m.41和-19m.83，表明高温区域中星系的整体光度比低温外围区域的更亮。
　　(ii)对A401和A399的光度函数分别进行了拟合，得到星系团A401的拟合结果为M*=-19.68+0.05-0.06，α=0.32+0.10-0.09;星系团A399的拟合结果为:M*=-19.72+0.07-0.06，α=-0.08+0.09-0.12。两个团的特征绝对星等相似，但A401在暗端表现为明显的下降，这表明A401所含的暗星系的比例较低，是一个动力学演化比较充分的系统，而A399还处在动力学演化的更早阶段。同时，分别给出了A401高温核心区域（＃C1）和A399高温核心区域（＃C2）的光度分布，其绝对星等MR的中值大小分别为-19m.93和-19m.71，表明在星系团A401的高温核心区域中，星系光度整体偏亮。
　　(iii)比较了两个星系团的外围低温区域（＃O1、＃O2）和过渡区域(＃(O3+C3))中成员星系的光度函数，其绝对星等MR的中值分别为-19m.36、-19m.38和-20m.00，表明星系团过渡区域的光度明显比外围低温区域更亮，支持两星系团之间存在有一个显著的纤维结构(filament)相联，很早就有一批大质量星系在两个星系团的中间区域的气体中诞生出来。
　　2.团成员星系的恒星形成性质:利用演化星族合成模型PEGASE(version2.0)和FAST程序，拟合了成员星系的谱能量分布(SED:包括SCUSSu波段、BATC b-p14个波段、WISE的W1和W2两个波段)，获得了星系团A401和A399成员星系的恒星形成性质（如尘埃消光、恒星质量、平均年龄、金属丰度、SFR时标等）。结果表明:
　　(i)星系的恒星质量随局域面密度的增加呈上升趋势;对于星系团外围区域的成员星系，其包含了较多的尘埃和气体，表现出比较剧烈的恒星形成活动，其恒星形成性质分布较为弥散。相反地，星系团核心区域的星系具有较短的SFR时标、较老的恒星年龄和较高的星际介质金属丰度。
　　(ii)通过研究星系团A401和A399的高温核心区域（＃C1和＃C2）中成员星系的平均恒星年龄和SFR时标的分布函数，发现A401高温核心区域的平均恒星年龄偏小，SFR时标偏长。
　　(iii)发现高温区域(＃(C1+C2+C3))的平均恒星年龄偏大，SFR时标偏短，这说明低温区域(＃(O1+O2+O3))有更大比例的恒星是在较晚的时期形成的。
　　(iv)发现外围过渡区域(＃(O3+C3))中星系的平均恒星年龄和SFR时标介于两个外围区域＃O1和＃O2之间，A399的外围区域（＃O2）中的成员星系具有最大的平均恒星年龄和最短的SFR时标。
　　上述结果支持这两个星系团之间的并合处在初始阶段，正向对方靠近，星系团间的相互作用并没有对这些成员星系中的恒星形成活动产生显著的影响。

目录

声明

摘要

第一章 背景介绍

1．1 星系团的观测研究

1．1．1 星系团的光学观测及分类

1．1．2 星系团的射电观测

1．1．3 星系团的X射线观测

1．2 团星系恒星形成性质的相关研究

1．3 团星系光度函数的相关研究

1．4 并合星系团的研究

1．5 本论文的研究内容及意义

第二章 成员星系样本

2．1 观测与数据处理

2．1．1 BATC多色测光数据

2．1．2 SCUSS-u波段数据

2．2 挑选暗成员星系

2．2．1 测光红移的可靠性检验

2．2．2 恒星-星系区分

2．2．3 选取暗成员星系

第三章 成员星系样本分析

3．1 星系面密度和气体温度分布

3．2 成员星系的归属

3．3 光度函数

3．3．1 整体的光度函数

3．3．2 A401和A399的光度函数

3．3．3 外围区域和过渡区域的光度函数

3．4 团成员星系的恒星形成性质

3．4．1 恒星质量和星系消光Av

3．4．2 SFR时标、平均金属丰度和恒星年龄

3．5 恒星形成性质的环境效应

3．5．1 A401和A399高温核心区域

3．5．2 低温区域和高温区域

3．5．3 外围区域和过渡区域

第四章 总结与展望

参考文献

致谢