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星系形成与大视场巡天研究团组    

  星系形成与大视场巡天团组成立于2016年初,面向大视场光学近红外图像巡天(国际EUCLIDLSSTHSCLS等和国内地面和空间图像巡天计划)的河外天文科学目标,以星系形成和演化的观测研究为方向,利用国际多个巡天的多波段数据和自己申请获得的观测数据,研究从宇宙婴儿时期到今天不同时期的星系的物理性质分布和相关规律,理解星系中气体吸积、恒星形成、恒星和活动星系核反馈、星系并合、环境效应等物理机制和过程如何驱动星系演化。  

代表性研究成果介绍:   

  1)星系恒星形成活动相关规律随红移演化研究。基于Spitzer红外等深场观测,重建了z<1的星系的平均恒星形成率和质量的关系;测绘出星系中恒星形成活动呈现的降序演化(Zheng et al. 2007, ApJ, 661, L41)。揭示恒星形成活动主要发生于蓝星系中,而星系恒星质量增长主要发生于“红序”星系之中,指出星系演化过程中不断有蓝星系终止恒星形成活动,快速演变成“红序”星系(Bell, Zheng, et al. 2007, ApJ, 663, 834);星系中恒星形成增长与黑洞吸积增长不同步(不同事件,不同时期)(Zheng et al. 2009, ApJ, 707, 1566);   

  2)发现星系恒星形成活动主序标度律的新特征。活动星系的恒星质量与恒星形成率的正相关关系被称为“主序”关系, 我们发现近邻和遥远宇宙中“主序”关系的弥散程度随星系的恒星质量变化,中等质量处弥散小,大质量处弥散大。这一发现揭示不同质量星系中影响恒星形成活动的主要物理机制存在系统差别, 大质量星系中AGN反馈、星系核球的存在是影响星系恒星形成的主要因素;小质量星系中恒星反馈对弥散影响变大(Guo, Zheng & Fu 2013,ApJ,778,23Guo, Zheng et al. 2015,ApJ, 808, L49; Pan, Zheng et al. 2016, ApJ, 819, 91; Pan et al. 2017, ApJ, 834, 39;  Katsianis, Zheng et al. 2019, ApJ, 879, 11)。  

  3)对100亿年前(z=2.24)宇宙中恒星形成星系性质研究。通过窄带测光方法,研究z=2.24恒星形成星系的性质,揭示正午时期的宇宙中近半星系发生并合;指出Ha光度函数与恒星形成星系质量函数同形;尘埃消光与Lya光子的逃逸比例反相关,紫外电离光子主要来自于小质量的恒星形成星系的贡献(An, Zheng et al. 2014, ApJ, 784, 152; An et al. 2017, ApJ, 835, 116);   

  4)星系并合及演化研究。 我们发展一套新的非参数化Ao-Do方法,测量星系外围星光分布的不对称度和偏心度,证认形态不规则和处于并合状态的星系;这一方法在寻找有长潮汐尾的并合星系方面最为有效,可应用于LSSTEUCLIDCSST等大规模图像巡天(Wen, Zheng & An 2014, ApJ, 787, 130); 将该方法应用于COSMOS巡天HST数据,证认出最大的长潮汐尾并合星系,发现这类并合星系在所有主并合星系中的比例达到近一半,表明并合星系的轨道参数等并非随机分布,与其在环境中排列有关(Wen & Zheng 2016, ApJ, 832, 90);  

  5) 发现星系尘埃遮蔽度(IRX)的普适标度律。 研究星系中尘埃如何遮蔽恒星形成活动的规律,是精确测定星系物理参数、理解星系恒星形成和化学演化的关键。我们发现星系尘埃遮蔽度与星系恒星质量不相关,颠覆此前星系质量是决定尘埃遮蔽度的主导因素的认识;尘埃遮蔽度由恒星形成率、星系尺度、金属丰度和倾角共同决定,可由多参数函数描述,金属丰度起到关键作用。这一恒星形成星系的尘埃遮蔽标度律具有普适性,近邻和遥远星系均遵循。这一发现解决了星系演化领域的中小质量恒星形成星系“尘埃遮蔽无演化疑难”(Qin, Zheng et al. 2019, MNRAS, 485, 5733; Qin, zheng et al. 2019, ApJ, 1909.13505)。  

团组发表论文列表见:https://ui.adsabs.harvard.edu/public-libraries/AU4nyhBjShOI5v3UIA_Big

团组近期研究内容:   

  一、高红移致密环境中星系性质研究。利用CFHTMMTLBTJCMT等望远镜,搜寻z2-3时期的高密度区域证认原初星系团,研究其中星系的性质,探究这一时期高密环境如何影响星系吸积气体、恒星形成(促进or抑制)和结构演化?原初星系团中心区域大质量星系有什么样的特征,如何演化成近邻大质量星系团中的brightest cluster galaxies (BCGs)?不同环境中的成员星系性质有何系统差别?  

  二、星系恒星形成、结构、ISM演化研究。分析宇宙早期至今不同时期星系恒星质量、气体含量、金属丰度、尘埃消光、恒星形成和结构等物理参数之间的相关关系,研究星系特征演化的规律和关联,结合星系理论模型,揭示星系气体吸积、恒星形成、化学增丰和结构演化之间的内在关联和物理过程,增进对星系形成和演化的认识。  

  三、开展近场宇宙学研究。中科大-紫台2.5米大视场巡天望远镜(WFST)于2019年开工建设,预计3年左右建成,用于开展北天最高灵敏度时域巡天,将提供北天球r<25等恒星和星系高精度位置和u,g,r,i,z多色测光数据,预期在时域天文、太阳系天体和近场宇宙学等方面取得突破性成果。 建设期间,利用归档大规模巡天数据开展矮星系、低面亮度结构等科学预先研究,培养研究队伍,支撑WFST巡天,开展银河系和近邻宇宙组分、结构以及形成历史的研究。

  团组成员有郑宪忠(首席研究员, xzzheng@pmo.ac.cn)、潘治政(副研究员, panzz@pmo.ac.cn),和博士、硕士生6人。团组有一个事业编制岗位空缺,欢迎有意向申请者联系我们(招聘要求见: http://www.pmo.cas.cn/rcjy/rczp/201904/t20190418_5277158.html)。欢迎物理和天文专业本科生报考紫台,加入我们的研究团队。