大質量紅色漩渦星系形成研究獲進展

2020-07-09 中科院之聲

宇宙中星系的顏色和形態緊密相關，並呈現兩大類分布：大質量星系恆星形成停止導致顏色偏紅，並因為擁有較大核球而呈現為橢球形態；小質量星系顏色偏藍並擁有盤狀或者漩渦狀形態。近日，中國科學院紫金山天文臺博士羅煜，南京大學博士研究生李宗男、教授李志遠，浙江大學-紫金山天文臺聯合中心教授康熙，以及德國萊布尼茨天體物理研究所博士王鵬，在SDSSDR7星表中證認了一類較為罕見的恆星形成活動停止的紅色漩渦星系，不同於此前的觀測發現，這類星系處在紅移0.1左右，是具有較大的質量（恆星質量大於千億太陽質量，暗物質暈質量大於十萬億太陽質量）的中央星系。

大質量紅色漩渦星系形成研究獲進展

圖1.利用SDSSDR7星表證認的27個大質量紅色漩渦星系（右下方圓形及星形點）。

根據星系形成理論，似乎很難解釋這類星系的形成。一方面，不同於容易被環境效應影響而導致恆星形成停止的衛星星系，大質量的中央星系由於其較強的引力勢，重子物質通常被束縛在暗物質暈中，在沒有任何反饋的影響下，大量的熱氣體非常容易冷卻從而觸發恆星形成。另一方面，這類星系沒有較大的核球，說明其歷史上也沒有經歷比較劇烈的星系併合事件來消耗氣體。同時，核球-黑洞共同演化理論暗示著這類星系的中央黑洞可能缺乏增長而沒有很強的能量反饋。

研究人員利用IRAM-30米射電望遠鏡，對其中四個星系進行長達20多個小時的觀測，確認這些星系中存在不到8%的分子氣體，且利用旋轉速度限制了暗物質暈的質量。研究人員通過半解析模型和流體模擬找到了類似的星系，並發現這類星系存在較大的黑洞，其較強的AGN反饋導致這類星系的形成。這一結果表明，核球-黑洞共同演化理論可能需要進一步完善，並提出了繼續尋找這類星系中其他重子成分，特別是星系周邊是否存在熱氣體的必要性。

大質量紅色漩渦星系形成研究獲進展

圖2.在半解析及流體模擬中找到的大質量紅色漩渦星系的黑洞-核球質量分布。

相關研究結果發表在《英國皇家天文學會月刊：快報》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters）上。研究工作得到國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）、國家自然科學基金（國家傑出青年科學基金項目和青年科學基金項目），以及國家重點研發計劃「恆星形成與星際介質的研究」的資助。

來源：中國科學院紫金山天文臺

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