贫金属星系的恒星形成性质研究

摘要

近年来，大规模的光谱巡天计划已获得了大量低红移、大质量发射线星系的光谱。后续的大样本光谱分析表明，星系的恒星质量、金属丰度和恒星形成率之间存在着紧密的联系，比如质量-恒星形成率关系（即主序关系）、质量-金属丰度关系(MZR)、基本金属丰度关系(FMR)，为我们理解星系中的恒星形成过程提供了重要的观测制约。这些关系对于更高红移、更低质量和更贫金属丰度的星系是否依然成立？这是理解星系形成和演化图像的关键问题。
　　本论文利用SDSS-Ⅳ的eBOSS光谱巡天数据库(v5.10.0)，在红移区间0.6＜z＜0.9中挑选出44个具有[OⅢ]λ4363发射线的恒星形成星系(SFG)，用Te直接方法测定了这些星系的气态金属丰度，并定量估计了这些星系的恒星质量和恒星形成率。主要研究结果如下:
　　(1)我们的[OⅢ]λ4363样本仅包含贫金属星系，样本的金属丰度(12+log(O/H))均值为7.9，相当于1/6Z☉。样本中包含9个极贫金属星系，其金属丰度低于1/10Z☉。其中最贫SFG的金属丰度为7.25±0.09，大约是太阳金属丰度的1/25。
　　(2)与正常金属丰度的z～1SFGs相比，我们样本中的贫金属SFGs整体上具有更加剧烈的恒星形成活动。与本地MZR(Andrews&Martini2013，简称AM13)[4]相比，我们的0.6＜z＜0.9贫金属SFG样本处在本地MZR的下方，整体偏离了2σ。结合DEEP2、SDF巡天的[OⅢ]λ4363样本，随红移增加，MZR会整体朝金属丰度更低的方向演化。
　　(3)将样本按比恒星形成率(sSFR)一分为二，发现低sSFR子样本的金属丰度整体上偏小一些。相对于AM13中的本地MZR[4]，两个子样本的金属丰度偏差分布依然完全不同，低sSFR子样本的金属丰度分布具有更显著的向下偏离，而高sSFR子样本则具有更高的气态金属丰度。
　　(4)与DEEP2、SDF的[OⅢ]λ4363样本一样，我们的高sSFR子样本能较好地符合AM13中的本地FMR(平均偏离值为-0.11±0.24dex)，验证了FMR在红移范围0.6＜z＜0.9的普适性。低sSFR子样本相对于本地FMR存在一定程度的偏离。

目录

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摘要

第一章 背景介绍

1．1 星系演化的基本图像

1．1．1 宇宙恒星形成历史

1．1．2 星族合成模型

1．2 恒星形成参数及其测量方法

1．2．1 金属丰度

1．2．2 恒星形成率

1．2．3 恒星质量

1．3 星系演化中的重要关系

1．3．1 主序关系

1．3．2 质量—金属丰度关系

1．3．3 基本金属丰度关系

1．4 本论文的研究目标和意义

第二章 样本选取与数据处理

2．1 eBOSS光谱巡天

2．2 样本选取

2．2．1 样本初筛

2．2．2 MEx方法排除活动星系核

2．2．3 最终样本的确定

2．3．1 尘埃消光

2．3．2 金属丰度的测定

2．3．3 恒星形成率的测定

2．3．4 恒星质量的测定

第三章 结果与讨论

3．1 主序关系

3．2 质量—金属丰度关系

3．3 基本金属丰度关系

3．4 总结与展望

参考文献

致谢