矮不规则星系恒星盘的演化和气体盘的湍动

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ujrcji54937
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本文利用LITTLETHINGS(LocalIrregularThatTraceLuminosityExtremes—TheHINearbyGalaxySurvey)项目的多波段数据研究了近邻矮不规则星系的1)恒星形成历史随星系半径的变化;2)HI发射线强度的空间傅立叶功率谱随通道宽度和星系半径的变化。   通过比较样本星系的多波段表面亮度径向轮廓,我们发现,至少在星系外恒星盘,样本中大约80%的星系的在短波段的标长比在长波段要短。我们发展了一套演化星族合成模型来理解矮不规则星系的多波段宽带数据。相比文献中常用的合成方法,我们的方法能够无明显系统性偏差地从多波段数据中提取出星系的恒星形成历史。通过模拟星系沿半径变化的多波段光谱能量分布,我们发现约80%的星系的外盘的恒星形成活动相比内盘有更加陡的径向下降,而且约90%星系的恒星质量表面密度轮廓需要用分段的指数函数拟合,在这些具有双指数径向轮廓的星系中,大部分星系(占总样本的80%)的恒星质量表面密度轮廓在星系外盘有比内盘更陡的下降,即所谓的下弯型轮廓。平均来讲,我们样本星系的内盘(恒星质量表面密度轮廓下弯半径以内)的恒星形成率表面密度和恒星质量表面密度的比值不随半径变化。以上发现表明,近邻矮不规则星系的恒星形成活跃的区域在从外向内不断收缩,这个从外向内的收缩可以很自然的造成一个下弯型的恒星质量表面密度轮廓。尤其值得指出的是,样本中约35%的星系的恒星形成率表面密度和恒星质量表面密度的比值在我们所观测到的整个星系盘上随着半径下降,这和高光度旋涡星系的由内向外的增长模式完全相反。   通过研究HI发射线强度的空间功率谱随通道宽度的变化,我们发现每一个星系的功率谱指数都随着通道宽度的增加而渐近地变为常数,而在窄通道端功率谱随着通道宽度的变小而不断变平(谱指数变大),这个变平的趋势一直持续到我们的最窄的通道(1.3kms-1)。我们的HI数据的最高谱分辨率是1.8kms-1。因此这个功率谱谱指数变化的趋势表明,1)即使是最高的谱分辨率1.8kms-1也不比星系中广泛分布的最冷的HI成分的热运动典型速度小,如若不然功率谱将不随通道宽度变小而变化。2)比较冷(相比处于热稳定的暖中性HI)的中性HI广泛分布在星系中。通过研究星系不同半径处一维周向轮廓的功率谱随通道宽度的变化,我们发现星系的二维功率谱在窄通道变平的趋势主要是由星系的内盘造成的,这表明正在进行活跃恒星形成的星系的内盘比例上具有更多的冷一些的中性HI。我们样本中距离最近的两个星系IC1613和IC10的功率谱在~50pc到~2kpc的尺度上可以用一个幂律函数拟合。这表明这两个星系的HI气体盘的视向深度和我们所研究的横向尺度相当。   通过研究惯性子区功率谱谱指数和恒星形成及星系绝对星等之间的相关关系,我们发现,第一,高光度(MB<-14.5)、高恒星形成率(log(SFR)~-2.1)的星系倾向于具有比较平的功率谱,而且弥散很小,而低光度、低恒星形成率的星系的功率谱具有比较大的弥散,而且倾向于比高光度星系的功率谱要陡。这种二分性说明高光度星系倾向于具有相对比较薄的气体盘(因而具有平的接近二维湍动的功率谱)。由于星系盘的标高和星系中典型的恒星形成区的大小相当,因此小质量(或低光度)星系在同一时间内只能随机性的具有很少大的恒星形成区;第二,功率谱谱指数和恒星形成率表面密度之间不存在相关性。这表明,或者恒星的和非恒星的能量所驱动的湍动结构具有类似的功率谱谱指数,或者非恒星的能量对驱动星际介质中湍动更为重要。我们每个星系的功率谱可以用一个幂律函数拟合,这表明,不管具体的驱动源是恒星的还是非恒星的,湍动的驱动能源应该来自许多不同的尺度上,不然的话功率谱会在主要的驱动尺度以上偏离于其在小尺度的趋势。
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