E+A星系:神秘的魔武家族?

        光明網 2021-06-23 22:30:05

        “E + A”的由來

        在浩瀚的宇宙大家庭里,有一種神秘的星系家族,在這些家族里,占據主導地位的是活躍的年輕成員:A型星,而從家族logo上看,還擁有橢圓星系家族的血脈,因此,形成了E+A獨特而罕見的雙修家族。

        圖1. E+A 星系光譜與測光圖像(圖源:楊海峰和SDSS)

        短暫的后星爆(post-starburst)階段

        在E+A家族的經脈中:1)擁有超強的Balmer吸收脈絡,意味著A型成員的主導地位;沒有Ha和[OII]發射脈絡,OB型成員的缺席或沒落,星爆或恒星形成意外停止;2)擁有強大的Mg吸收脈絡,與K型成員的脈絡非常相似,因此,也稱之為“K+A”家族;而Mgb/Fe的比例關系顯示,在該家族中a元素有增豐現象。

        這些證據都顯示他們處在星系家族演化的后星爆階段,而E+A家族存在的時期只有1Gyr,相對于漫長的星系演化歷史而言,非常短暫,簡直可以說是曇花一現,因此,我們要從茫茫星海中捕捉E+A家族,極其困難。

        圖2. 年齡段與主導星族關系(圖源:網絡)

        星爆起源

        如何揭開E+A家族神秘的面紗?第一個要回答的問題就是星爆的起源。關于這個問題,江湖上流傳著三個流派:

        1)超級家族-星系團。該流派的代表是MORPHS,Dressler,Gunn等人,由于E+A家族最初是在星系團中發現,因此認為星爆的起源應來自星系團潮汐場或者星系團內部介質。但是2005年Goto等人對相對較多的E+A家族所處環境進行了調查,認為星爆與團環境或大尺度結構沒有直接的關系;

        圖3. 星系團圖例(圖源:網絡)

        2)塵埃籠罩下的恒星形成。該流派的代表是Poggianti,Smail等人,受傳統的星系演化理論影響,認為其恒星形成是由塵埃引起,而通過對紅外、射電等波段的觀測研究,發現E+A家族與塵埃星爆也沒有直接關系;

        3)家族并合或頻密的交互活動。該流派的代表是Zabludoff等人,并合和相互作用是星系家族演化的主要助推力之一,并且過半數的E+A星系都存在伴星系,稠密環境中的E+A家族比較稀少,也說明可能是家族并合或頻密交互活動所致。該流派目前影響力比較大,但真實的起源,仍需要我們進一步去探索。

        星爆終止原因

        E+A家族中終止恒星形成的原因,目前仍是個謎,需要更高空間分辨率的觀測,由于強烈的星爆消耗了大量稠密的分子云,有效地抑制了恒星形成,而殘余的中性氫最終可能推動恒星形成到更深的階段,從這個角度來看,我們捕捉到的E+A家族可能正處在恒星形成循環中的不活躍階段。

        圖4. 分子云圖例(圖源:網絡)

        我們如何找到他們

        E+A家族非常稀少,針對性的捕捉比較困難,而近年來巡天項目的實施,給我們從茫茫星海中,挖掘該家族提供了重要的機會。如LAMOST是一架橫臥南北方向的中星儀式反射施密特望遠鏡,坐落在河北省承德市興隆縣的興隆觀測基地上,LAMOST巡天目前已獲取千萬量級的光譜;SDSS開始于2000年,是最有影響力的巡天項目之一,旨在獲取海量測光及光譜數據以研究宇宙大尺度結構、星系的形成與演化等天體物理學領域的重大前沿課題。

        Goto于2005年給出了低分辨光譜上識別E+A家族的判據,并且利用SDSS發現了1194個E+A家族,楊海峰等人在此基礎上,針對在LAMOST光譜上識別的判據進行了修正,補充了70個近鄰家族,目前已知的E+A家族仍處在千級別。

        圖5. LAMOST和SDSS望遠鏡(圖源:于海童、網絡)

        為了更深入了解E+A家族的秘史,我們不僅要從宏觀上獲取更多的樣本,而且需要進行微結構、微輪廓的深度探索,這樣我們就需要瞄準近鄰星系不同的位置進行重復觀測。

        等等,重復觀測?每次觀測環境不一樣,怎么比較?對不準咋辦?

        圖6. IFU示意圖(圖源:網絡)

        一只眼睛連續看當然受不了了,我們可以排上眼睛陣列,同時對不同位置進行觀測,IFU的設計可以對極近鄰且面向我們的星系,進行全方位的觀測,相當于對每個目標進行核磁CT掃描,這樣對E+A家族的奇經八脈、精細結構的探索提供了更好的機會。

        當然了,對于遙遠的E+A家族……還要努力……

        作者簡介:楊海峰,太原科技大學計算機科學與技術學院教授,主要從事大數據挖掘及應用、天文數據處理、光譜分析等研究工作。

        文稿編輯:蔡 琳、趙宇豪

        關鍵詞: 星系 神秘 家族

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