高紅移星系的選取與物理性質(zhì)研究.pdf

1、大質(zhì)量、高紅移、強(qiáng)成團(tuán)等特征表明，紅移z～1.0的極紅天體(EROs)和紅移z～2.0的BzKs星系有可能是鄰近大質(zhì)量早型星系的前身星系，對這些星系的研究能為星系形成和演化模型提供觀測上的約束。在研究EROs的物理特性，進(jìn)而研究星系的形成和演化之前，我們必須對EROs樣本中DGs(young，dustystarburstgalaxies)和OGs(oldgalaxies)進(jìn)行有效分類，并估計(jì)它們各自所占的比例，對于這個(gè)方面的研究不同的作

2、者給出各不相同的結(jié)論。相對于近鄰星系，高紅移星系（特別是z～2附近）的研究也有著非常重要的意義。首先，星系的宇宙恒星形成率密度(SFRD)和類星體(QSOs)數(shù)密度在z～2有個(gè)峰值；其次，星系的形態(tài)類型和星系的恒星質(zhì)量系集在z～2發(fā)生了顯著的變化。因此，在本論文中，我們的研究工作主要集中在紅移z～1-2的星系。這包括三個(gè)方面內(nèi)容：(1)哈勃極深場(UDF)和COSMOS場中EROs的分類研究；(2)AEGIS場中z～2年老星系和恒星形成

3、星系的物理性質(zhì)研究；(3)AEGIS場中z～2星系的中紅外光譜和物理性質(zhì)研究。
　　 我們利用(i-K)AB≥2.45顏色判據(jù)從COSMOS和UDF場中分別選出5264個(gè)EROs(Kvega＜19.2)和24個(gè)EROs（KVega≤22.0）。通過能譜擬合法、雙色圖分類法和非模型化分類法我們將EROs分類成DGs和OGs，其中52％的星系是DGs，剩下48%的EROs為OGs(COSMOS)。通過結(jié)合24μm圖像、能譜擬合法、雙

4、色圖分類法和非模型化分類法，我們將24個(gè)來自UDF場中的EROs分類成16個(gè)DGs和8個(gè)OGs。為了進(jìn)一步分析不同分類方法對EROs類型劃分的有效性和差異，我們做了主成分分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)能譜擬合法和非模型化形態(tài)參數(shù)能有效將EROs區(qū)分成DGs和OGs。與此同時(shí)，我們也研究了EROs樣本中DGs和OGs所占比例與其它觀測性質(zhì)的關(guān)系，結(jié)果表明越高紅移、越暗K波段星等極限和越紅的顏色選擇判據(jù)會使得樣本中DGs比例越高。另外，我們發(fā)現(xiàn)OGs比DG

5、s有更大的成團(tuán)幅度，兩者相差約2倍因子，而且它們的成團(tuán)性也是與K波段星等極限有關(guān)，即Kvega值越小，成團(tuán)性越強(qiáng)。
　　 在AEGIS場中，我們利用gzK=(z-K)AB-1.4(g-Z)AB≥0.2挑選出1609個(gè)sgzKs,422個(gè)pgzKs滿足(z-K)AB＞2.7和gzK＜0.2顏色判據(jù)（KAB＜22）。我們的pgzKs星系計(jì)數(shù)在KAB-21.0處也有個(gè)break。通過結(jié)合文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的K波段星系計(jì)數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)星系形成和演化

6、的模型預(yù)言了太多小且低質(zhì)量的恒星形成星系和年老星系，可對于那些z＞1.4的高質(zhì)量星系預(yù)言太少，這說明現(xiàn)在的星系形成和演化模型有待進(jìn)一步完善。我們也發(fā)現(xiàn)sgzKs的恒星形成率(SFR)和比恒星形成率(sSFR)隨著紅移增大而增大，這意味著在越高紅移處，星系的恒星形成越劇烈。另外，大質(zhì)量的恒星形成星系有很低的sSFR，這表明相對于大質(zhì)量的星系，小質(zhì)量星系的增長更多的是通過星系本身的恒星形成。通過利用HSTWFC3/F160W的觀測數(shù)據(jù)，我們

7、研究了gzKs星系在靜止光學(xué)波段的形態(tài)性質(zhì)。結(jié)果顯示紅移z～2處的星系不僅有致密的早型星系形態(tài)特征，也有盤狀或不規(guī)則的形態(tài)，表明這些星系可能有著不同的形成過程。我們利用IRAC紅外測光數(shù)據(jù)研究了gzKs星系樣本中AGNs的比例，828個(gè)gzKs中有10%的星系被分類成AGNs的候選者。
　　 最后，我們從AEGIS場中挑選出14個(gè)ULIRGs樣本，這些源的24μm流量0.2＜F24μm＜0.6mjy。它們的Spitzer/IRS

8、光譜表明它們有很窄的紅移分布，z～1.95±0.19，而且有明顯的多環(huán)芳香烴(PAH)輻射特征，對應(yīng)的主要輻射波段是在7.7、8.6和11.3μm處。它們的星族質(zhì)量（M*）和SFR范圍分別是M*＞1011M☉和410M☉yr-1＜SFR＜1022M☉yr-1。另外，我們也發(fā)現(xiàn)ULIRGs的靜止光學(xué)波段形態(tài)有很大差異，包括有鏈狀和延展的結(jié)構(gòu)，以及早型旋渦星系形態(tài)特征，這說明這些源有著不同的形成過程?；赬-ray、射電和中紅外觀測數(shù)據(jù)，我