高紅移星系與極強發(fā)射線星系的研究.pdf

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域起到了至關重要的作用。哈勃深場的觀測已經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，這些譜線的存在會顯著影響星系的寬波段測光結果，可能污染極高

2、紅移星系的Lyman截斷選擇。極強發(fā)射線星系的研究不僅能幫助我們認識高紅移星系選擇過程的可靠性，也可以幫助我們研究小質量星系的質量增長過程。我博士期間研究工作，主要是利用哈勃對星系團視場的觀測數(shù)據（CLASH項目和Frontier Fields項目），開展了宇宙早期高紅移星系和極強發(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發(fā)射線星系研究的最新進展。
　　第二章中，我首先介

3、紹了星系團引力透鏡效應中涉及到的一些基本知識。隨后我介紹了哈勃望遠鏡利用引力透鏡效應的兩個觀測項目，即CLASH以及Frontier Fields。在這兩個項目中，我們利用Lyman截斷的方法選擇了紅移7以上的星系樣本。同時我們發(fā)現(xiàn)了一個被引力透鏡為三個像的紅移10星系，證實了利用星系團引力透鏡方法尋找背景天體的可靠性。在Abell2744和MACSJ0416-2403兩個星系團視場中，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，我詳細介紹了利用CLASH項目尋找極強發(fā)射線星系的過程，并且我們分析了極強發(fā)射線星系的存在對今后高紅移星系選擇的影響。利用兩種顏色選擇判據，我們成功的從CLASH中的25個星系團中選擇了52個包含極強發(fā)射線星系候選體。利用多波段的測光，我們發(fā)現(xiàn)這些極強發(fā)射線主要是[OⅢ]+Hβ線，并且等值寬度均達到600(A)以上，其中也包含了三個等值寬度大于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)其中三個極強發(fā)射線星系候選體的測光紅移在6附近，說明極強發(fā)射線星系對高紅移星系選擇的影響不能忽略。我們指出在Fronteir Fields項目中，紅移10星系的選擇將會受到極強發(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)，提供高質量的合成圖像，并

6、且提供可靠的測光數(shù)據。其次，我克服了Spitzer圖像低空間分辨率的限制，發(fā)展了一套同時擬合Spitzer觀測中多個源的方法，成功實現(xiàn)了對圖像中暗弱天體的測光分析。
　　第五章是我在活動星系核方面的工作。通過分析活動星系核的Suzaku衛(wèi)星X-ray觀測數(shù)據，我發(fā)現(xiàn)了一個特殊的賽弗特Ⅱ型星系—IRAS F01475-0740。該活動星系核的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波段塵埃吸收非常顯著。傳統(tǒng)的活動星系核統(tǒng)一模型無法同時解釋光學和X-ray的觀測現(xiàn)象，我們認為可能解釋是視線方向的吸收物質具有特殊的物理性質，它們擁有比銀河系介質大4倍以上的高塵氣比。
　　在第六章中，我對后續(xù)的工作做了展望。首先，我將繼續(xù)開展極強發(fā)射線星系方面的研究。利用CANDELS的大面積多波段觀測，我將通過模擬結合顏色選擇的方法確定極強發(fā)射線星系的光度函數(shù)，確定發(fā)射線強度與星系光度是否有演化關

8、系。利用哈勃棱柵對候選星系的觀測，我們可以確認極強發(fā)射線星系中發(fā)射線強度或者確認高紅移星系的紅移。利用后續(xù)地面望遠鏡的觀測，我們可以分析極強發(fā)射線星系的動力學質量以及金屬豐度等物理性質。利用完整的Frontier Fields的觀測數(shù)據，我們預計會觀測到發(fā)射線強度更大的暗弱極強發(fā)射線星系，研究小質量星系形成的最初階段。其次，在進行的Frontier Fields觀測中，我們將繼續(xù)開展高紅移星系的搜尋工作，預計會發(fā)現(xiàn)數(shù)十個紅移10以上星系