高紅移星系與極強(qiáng)發(fā)射線星系的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、系統(tǒng)地探測和分析高紅移星系,是我們研究宇宙演化和星系形成的重要手段之一。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡依靠其超高分辨率和探測效率,在探測暗弱的天體特別是高紅移星系領(lǐng)域起到了至關(guān)重要的作用。哈勃深場的觀測已經(jīng)幫助我們探測到紅移9附近的星系,確定了宇宙恒星形成密度的演化趨勢。另外,一類紅移1-2附近被稱為“極強(qiáng)發(fā)射線星系”在哈勃的多波段觀測與棱柵觀測被探測到。它們擁有等值寬度大于500(A)的譜線,這些譜線的存在會(huì)顯著影響星系的寬波段測光結(jié)果,可能污染極高

2、紅移星系的Lyman截?cái)噙x擇。極強(qiáng)發(fā)射線星系的研究不僅能幫助我們認(rèn)識(shí)高紅移星系選擇過程的可靠性,也可以幫助我們研究小質(zhì)量星系的質(zhì)量增長過程。我博士期間研究工作,主要是利用哈勃對(duì)星系團(tuán)視場的觀測數(shù)據(jù)(CLASH項(xiàng)目和Frontier Fields項(xiàng)目),開展了宇宙早期高紅移星系和極強(qiáng)發(fā)射線星系的尋找和研究。第一章中,我介紹了宇宙大爆炸開始星系演化的基本圖像,并且綜述了高紅移星系與極強(qiáng)發(fā)射線星系研究的最新進(jìn)展。
  第二章中,我首先介

3、紹了星系團(tuán)引力透鏡效應(yīng)中涉及到的一些基本知識(shí)。隨后我介紹了哈勃望遠(yuǎn)鏡利用引力透鏡效應(yīng)的兩個(gè)觀測項(xiàng)目,即CLASH以及Frontier Fields。在這兩個(gè)項(xiàng)目中,我們利用Lyman截?cái)嗟姆椒ㄟx擇了紅移7以上的星系樣本。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)被引力透鏡為三個(gè)像的紅移10星系,證實(shí)了利用星系團(tuán)引力透鏡方法尋找背景天體的可靠性。在Abell2744和MACSJ0416-2403兩個(gè)星系團(tuán)視場中,我們探測到的紅移9和紅移10星系幫助更好地限定了高

4、紅移星系的光度函數(shù)。
  第三章中,我詳細(xì)介紹了利用CLASH項(xiàng)目尋找極強(qiáng)發(fā)射線星系的過程,并且我們分析了極強(qiáng)發(fā)射線星系的存在對(duì)今后高紅移星系選擇的影響。利用兩種顏色選擇判據(jù),我們成功的從CLASH中的25個(gè)星系團(tuán)中選擇了52個(gè)包含極強(qiáng)發(fā)射線星系候選體。利用多波段的測光,我們發(fā)現(xiàn)這些極強(qiáng)發(fā)射線主要是[OⅢ]+Hβ線,并且等值寬度均達(dá)到600(A)以上,其中也包含了三個(gè)等值寬度大于3000(A)的候選體。這些兩種顏色分別挑選了紅移在

5、1.03和1.67附近的星系,但是,我們發(fā)現(xiàn)其中三個(gè)極強(qiáng)發(fā)射線星系候選體的測光紅移在6附近,說明極強(qiáng)發(fā)射線星系對(duì)高紅移星系選擇的影響不能忽略。我們指出在Fronteir Fields項(xiàng)目中,紅移10星系的選擇將會(huì)受到極強(qiáng)發(fā)射線星系更加顯著的影響。
  第四章中,我介紹了在哈勃圖像處理和Spitzer測光中我完成的一些工作。首先我參與編寫了哈勃的圖像處理軟件APLUS。該軟件使用簡便,可以從哈勃原始圖像出發(fā),提供高質(zhì)量的合成圖像,并

6、且提供可靠的測光數(shù)據(jù)。其次,我克服了Spitzer圖像低空間分辨率的限制,發(fā)展了一套同時(shí)擬合Spitzer觀測中多個(gè)源的方法,成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像中暗弱天體的測光分析。
  第五章是我在活動(dòng)星系核方面的工作。通過分析活動(dòng)星系核的Suzaku衛(wèi)星X-ray觀測數(shù)據(jù),我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特殊的賽弗特Ⅱ型星系—IRAS F01475-0740。該活動(dòng)星系核的X-ray光譜以及光變的分析顯示X-ray波段低的中性吸收柱密度,而在光學(xué)波段寬發(fā)射線的缺失

7、以及偏振寬發(fā)射線的探測說明光學(xué)波段塵埃吸收非常顯著。傳統(tǒng)的活動(dòng)星系核統(tǒng)一模型無法同時(shí)解釋光學(xué)和X-ray的觀測現(xiàn)象,我們認(rèn)為可能解釋是視線方向的吸收物質(zhì)具有特殊的物理性質(zhì),它們擁有比銀河系介質(zhì)大4倍以上的高塵氣比。
  在第六章中,我對(duì)后續(xù)的工作做了展望。首先,我將繼續(xù)開展極強(qiáng)發(fā)射線星系方面的研究。利用CANDELS的大面積多波段觀測,我將通過模擬結(jié)合顏色選擇的方法確定極強(qiáng)發(fā)射線星系的光度函數(shù),確定發(fā)射線強(qiáng)度與星系光度是否有演化關(guān)

8、系。利用哈勃棱柵對(duì)候選星系的觀測,我們可以確認(rèn)極強(qiáng)發(fā)射線星系中發(fā)射線強(qiáng)度或者確認(rèn)高紅移星系的紅移。利用后續(xù)地面望遠(yuǎn)鏡的觀測,我們可以分析極強(qiáng)發(fā)射線星系的動(dòng)力學(xué)質(zhì)量以及金屬豐度等物理性質(zhì)。利用完整的Frontier Fields的觀測數(shù)據(jù),我們預(yù)計(jì)會(huì)觀測到發(fā)射線強(qiáng)度更大的暗弱極強(qiáng)發(fā)射線星系,研究小質(zhì)量星系形成的最初階段。其次,在進(jìn)行的Frontier Fields觀測中,我們將繼續(xù)開展高紅移星系的搜尋工作,預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)十個(gè)紅移10以上星系

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