探测遥远星系

 探测遥远星系的重要意义至少有下列3点:探究宇宙的形状、检验宇宙学模型的正确程度和积累有关星系形成和演化的知识。1961年,美国天文学家桑德奇(AllanSandage)提出用星系团中最亮的星系做“标准烛光”来延伸哈勃(EdwinHubble)开创的更远星系距离的测定。     

邮票上的物理学史(68)--宇宙学

同星系天文学方面的工作相比 ,哈勃更重要的贡献是关于红移 -距离关系的哈勃定律的发现 (图1,圣文森特所属格林纳丁斯 2 0 0 0年 ,2 0世纪重大事件 ,邮票下方的英文是“192 9:哈勃和膨胀的宇宙”) .星系光谱的频移是美国天文学家斯里弗 (V .Slipher)发现的 ,他发现了绝大部分红移和个别同我们距离近的蓝移 .对光谱频移现象最现成的解释是多普勒效应 :红移表示星系离我们而去 .星系的这种退行并不是以我们为中心 ,而是整个宇宙的膨胀 ,如同一个膨胀气球的表面上的各点 ,每一点都相对于其他点退行 .个别星系的谱线蓝移表示离我们距离近的一些星团或星系的本动超过了膨胀运动 .192 9年 ,哈勃利用美国哈佛大学女天文学家勒维特 (H .S .Leavitt)发现的造父变星的周光关系确定星系的距离 ,发现了星系光谱的红移与星系离我们的距离成正比关系 .当时他掌握的资料只有 33个近距离星系的数据 ,距离测量也不准确 ,数据分布非常弥散 ,离拟合的直线很远 .但是后继研究却证明了上面的关系是正确的 .两年后 ,1931年 ,哈勃积累了更多的更远的星系的数据 ,发现这个关系仍然成立 ,而且拟合的质量好多...     

测量哈勃常数

天体退行速度与到我们距离之比这一宇宙学基本参数,或许蕴含着有关宇宙的年龄、组成和结构的信息。2011年爆发了一场充满激情的辩论:宇宙膨胀的发现应该归功于谁?背景如下。截止1922年2月美国天文学家斯莱弗已测得了41个星系的红移。1924年,瑞典天文学家伦德马克提供了宇宙膨胀的初步定性证据。然而,他的结果并无太大分量,因为他引入了所有星系直径相同这一并不太靠谱的假设。     

找寻暗物质的最新进展——丁肇中主持的AMS项目首批研究成果

1暗物质存在的发现1937年,天文学家弗·扎维奇(F.Zwick)发现,大型星系团中的星系的运动速度,远远超出星系团核心物质形成的结果,这表明除了人类已知的星系团核心物质对该星系的引力外,还存在其他物质的     

Seyfert1星系黑洞质量与辐射压的研究

从斯隆数字巡天（SDSS）收集了214个Seyfert1星系,其中147个窄线的Seyfert1星系（NLSls）,67个宽线的Seyfert1星系（BLSls）,对其黑洞质量、核球速度弥散、爱丁顿比、5100A光度、红移进行了研究,得到以下结论：1）在进行黑洞质量估算时,应考虑辐射压的影响,特别是窄线Seyfert1星系;2）在考虑辐射压的情况下,窄线Seyfert1星系满足近距正常星系的MBH一盯关系,其吸积未超爱丁顿极限吸积;3）在大样本下Seyfert1星系从窄线Seyfert1星系到宽线Seyfert1星系演化,与他人用其他方法获得的结果是一致的．     

字宙观察中Lyman—a圆形斑的偏振晕圈

2000年,在一项“年轻宇宙的星系辨认”的巡天计划中,天文学家发现了两个巨大的正在发光的气体云团．两者从地球上看过去就像是两片圆形斑（blob）,它们所处的时代是：宇宙的年龄仅仅25亿岁左右,那时大部分恒星已经形成．圆形斑的范围非常之大,发光气体云的尺度要比其包围的星系尺度大100倍．     

古老星系发现宇宙间最早的氧

正根据最新的研究,一个已知最古老的星系中存在最早的氧。这个命名为SXDF-NB1006-2的巨大星团位于距地球131亿光年处,2012年被发现时曾荣膺当时已知最古老星系(这一记录后来已被刷新数次)。在发现之初,天文学家就观测到一个电离氧形成的环,来自星系恒星的辐射能量足以将该处空间原子的电子剥离。现在,来自该星系的特殊红外波长表明这里存在失去两个电子的氧原子,研究者在《科学》(Science)网络版上做了报告。因为重于氢、氦和锂的元素,都是在恒星核聚变反应中产生,然后通过超新星爆发散布到宇宙空间中     

科学家们在星系团的尺度上证实了红移效应

 检验引力现象很简单：通过二楼的窗子走出去(禁止付诸实践),看看会发生什么！但是要想检验爱因斯坦的引力理论--广义相对论,难度就要大得多。该理论的内容是：一个物体的引力会使其周围的空间和时间扭曲。尽管研究人员在太阳系的尺度上证明了广义相对论,但是在整个宇宙的尺度上验证该理论是更具挑战性的。
哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所的拉德克·沃杰塔克(Radek Wojtak)带领一组研究人员着手检验广义相对论的一个经典预测：光在逃离引力场的时候会损失能量,引力场越强,光损失的能量就越多。结果,从一个星系团中心散发出来的光子应该比星系团边缘的光子损失的能量更多,因为星系团中心区的引力最强。星系团是包含了成千上万个星系的大型天体系统。因此在波长上,来自星系团中心的光比来自边缘的光更长,移向光谱的红端。这个效应被称为引力红移现象。
沃杰塔克及同事知道,测量单个星系内的引力红移会很困难,因为星系内引力红移效应非常小,而且需要将这种红移效应跟个体星系的轨道速度以及宇宙膨胀造成的红移效应分离开来。研究人员从斯隆数字巡天计划中搜集了8000 个星系团的数据,他们通过平均这些数据处理了这个问题。“这样做是希望通过研究星系团中星系之间的红移分布特点来发现引力红移效应,而不是分别查看各个星系的红移效应,”沃杰塔克解释说。
果然,研究人员发现正像广义相对论预测的那样,星系团中的光发生了红移,而且与到星系团中心的距离成比例。“我们可以测量出星系之间红移效应的微小差别,可以看得出来自星系团中心区星系的光不得不爬出那里的引力场,而来自边缘星系中的光可以较为轻松地散发出来,”沃杰塔克说。2011 年9 月28 日,这些发现发布在《自然》(Nature)杂志在线版上。
除了证实广义相对论之外,这些研究结果也有力地说明了拉姆达冷暗物质宇宙模型。这个已经流行于世的宇宙学模型表明宇宙的大部分是由不可见物质构成的,这种物质与构成恒星和行星的普通物质不发生相互作用。这项检验结果也支持暗能量的存在,暗能量是似乎正在使宇宙膨胀的一种神秘力量。     

双城记——星系并合和星系对

在重子世界中,星系是宇宙构成的砖块,但是星系在宇宙中的分布却不是随机的。在大尺度上,星系的分布是网状的;在小尺度上,星系往往也会成对存在,比如本地星系群中的银河系和仙女座大星云。星系对最终会发生并合,而这个并合过程是星系增长的主要途径之一。对星系对进行的观测研究能够帮助人们理解星系的相互作用和增长过程。文章重点介绍了现代星系巡天中对星系对进行的观测,特别是中国的重大科学工程郭守敬望远镜在其中所发挥的作用。     

LAMOST离群光谱J140242.45+092049.8特征分析

LAMOST巡天已获取超过100 000条星系光谱,为探索珍贵、稀有的天体从而完善现有科学理论提供了重要的数据条件。研究采用基于相关子空间的离群挖掘方法,从LAMOST DR3星系光谱数据中获得的离群数据挖掘结果中,针对呈现出多种稀有特征的光谱J140242.45+092049.8进行了深入分析。首先利用特征光谱线进行红移测量并交叉SDSS同源光谱提供的红移信息,测量并证认了该光谱的两套红移系统：吸收线系统z₁=0.020 95、发射线系统z₂=0.069 5。从整体上,通过交叉现有文献及SDSS图像特征,分析了该“吸收+发射”模式的双红移系统属于透镜星系的可能性,而红移间隔Δz=0.048远大于Keel指出的双星系具有物理关系的临界0.008,意味着该目标前景与背景星系之间只是视向重叠,即视向星系对,没有相互的物理作用;对于前景星系(吸收线系统),通过测量光谱中呈现的特殊的特征线强度,分析了属于E+A星系的可能性;对于背景星系(发射线系统)光谱中呈现的双峰特征,分析了该光谱来自双峰发射线星系的可能性;此外,初步分析了该光谱中背景星系发射线强度关系异常的原因。     

窄线Seyfert Ⅰ型星系

本文将概述窄线Seryfert Ⅰ型星系（包括具有类似性质但光度较大的类星体）的主要观测特征、物理内涵及其理论解释和在活动星系核内部结构上的反映。窄线Seryfert Ⅰ型星系（NLS1，以后NLS1都认为包括NLSI星系和NLS1类星体）具有窄的允许线Hβ，它兼有Sy1和Sy2的某些特征。它具有强的FeⅡ光学线和弱的[OⅢ]λ5007禁线，这明显不同于Sy2。在观测相关量的主成分统计分析中表明NLS1是活动星系核第一主向量表现为极端的一类。这包括：（1）HβFWHM取极小；（2）FeⅡλ4570／Hβ取极大；（3）SⅢ]λ1892／CⅢ]λ1909取极大，亦一定范围内宽线区电子密度取大值；（4）CⅣλ1549线中心蓝移取极大；（5）高光度NLS1的软X射线光子数谱指数гx取极大；（6）X射线相对流量变化方差最大等。基于以上观测结构和相应统计规律（观测量与HβFWHM的关系），解释NLS1现象最佳的模型是高相对吸积率L／LEdd。NLS1比之典型宽线活动星系核具有较低的中心黑洞质量MBH。进一步，还发现这一模型是活动星系核主导物理参量L／MBH的直接结果；另一方面，由于活动星系核结构的非球对性，可能引起速度分布的各向异性，这是视角效应模型的基础。在与观测对比中发现视向效应是不可少的，但不可能解释全部观测，辅之于高吸积率模型可能更好理解活动星系核的主导物理机制对各种观测量的影响。     

星系形成和宇宙的大尺度结构──观测对现有理论提出严重挑战

本文介绍了近年来在观测宇宙学研究中取得的一系列重要成果─—微波背景辐射普朗克谱和高度各向同性的征实，星系分布中超大尺度结构，星系的大尺度流动和巨大吸引体，星系红移分布中的规则性的发现．这些结果对现有理论模型提出了严重的挑战．这可能预示着在未来若干年内新的观念或理论上的突破即将产生．     

自动测定星系形态新方法

<正>星系的形态结构与其形成历史密切相关。概括地说,漩涡星系的盘结构是经吸积气体形成恒星由内而外增长形成;漩涡星系的并合会瓦解盘,导致形态不规则,并最终形成椭球星系。星系并合在星系质量增长、形态重塑、星暴激发、中心黑洞吸积等方面扮演非常重要的角色,是驱动星系形成和演化的关键物理机制之一。普查宇宙不同阶段星系的形态特征和并合事件发生频率,及如何随时间演化,是理解星系结构起源的关键,也是当前河外天文学的核心研究目标之一。随着天文大数据时代的来临,大规模多色深度图像巡天使得全面细致研究近邻和遥远宇宙中各类星系的形态结构成为可能。     

星系中心的巨大黑洞

 1924年,年轻的美国天文学家哈勃(ＥｄｗｉｎＨｕｂｂｌｅ,1889～1953)利用造父变星的周光关系测定出我们银河系的近邻仙女座大星云Ｍ31、Ｍ33及ＮＧＣ6822的距离,确认三者是银河系以外的星系以后,从此开始了人们研究河外星系的新纪元。第二次世界大战后期,射电天文的兴起和应用了新的测光技术以后,天文学家又相继发现了一系列有激烈活动的河外天体,如赛弗特星系(Ｓｅｙｆｅｒｔｇａｌａｘｙ)、Ｎ星系、类星体(一些观测事实表明类星体可能是遥远的Ｉ型赛弗特星系的核心)、蝎虎座ＢＬ型天体和射电星系等。     

极端星系之谜

 位于武仙星座(见图1)“英雄赫剌克勒斯两肩之间”的蓝色星系“小耗子”马卡良501①在1997年的一夜之间被发现成为一个“巨人”。先是在1992年,康普顿γ射线天文台捕获到来自马卡良421星系的高能γ射线。天体物理学家认为此射线来源于星系射出的喷流中的超高速粒子:当电子和质子围绕着喷流的强磁场做旋转运动时,既能发射出同步加速辐射,也能与普通的光子碰撞,使光子获得超高能量成为高能γ射线。这种其喷流径直射至地球的活动星系被称为耀变体(Blazar)。     

一种新的活动星系光谱红移自动测量方法

星系红移的自动测量对进行大样本天文学研究如宇宙学大尺度结构研究具有重要意义。星系一般分为正常星系和活动星系两种,活动星系光谱一般具有较明显的发射线特征。文章提出了一种不用精确提取谱线而快速测量活动星系光谱红移的方法。该方法包括步骤：(1)对待测光谱进行去噪;(2)利用小波变换提取低频成分光谱,并用去噪后光谱减去低频谱得到残差谱;(3)计算残差谱的均方差,并保留大于阈值的波长集合(4)根据标准谱线表计算所有候选红移;(5)利用Parzen窗估计方法计算红移密度最大点,并在邻域内求均值确定最终红移。对模拟数据和SDSS DR7部分实测数据的测试表明,该方法是鲁棒的并且具有较高的红移测量正确率。     

一种基于遗传优化的BP神经网络的测光红移估计算法

除了星系的光谱红移之外,星系测光红移的估计也对研究宇宙大尺度结构及演变有着重要的研究意义。利用斯隆巡天项目最新发布的SDSS DR13的150 000个星系的测光及光谱数据,在红移值Z<0.8范围内,先使用SOM自组织神经网络对星系样本进行早型星系和晚型星系的聚类,然后用遗传算法优化后的BP神经网络对星系的测光红移进行估算。估算结果与作为标准的已知星系光谱红移进行比对,早型星系的红移估计最小均方误差约为0.001 3,晚型星系最小均方误差约为0.001 7。实验结果表明,遗传优化的BP算法在精度上优于BP神经网络算法,且效率上优于K近邻、核回归等传统测光红移估计算法。     

银河系的形成和演化

银河系是宇宙中数以百亿计星系中的一员.自威廉.赫歇尔以来,人们对银河系结构和运动状态的认识已有200多年历史,而有关银河系起源和演化的探索则只是在最近半个多世纪内才成为天文学的研究热点.文章在简述银河系认识史的基础上,对有关银河系形成和演化这一重要天体物理问题做了概要的评述,其中包括银河系厚盘的发现及其可能的形成机制.     

碰撞中的星系

澳大利亚英-澳天文台的D.F.Malin 和D.Carter于1980年在南天的NGC 1344等五个椭圆星系的周围,拍摄到了与星系同心的巨大椭球形外壳的象.现在已知有11%的椭圆星系具有这样的外壳,但旋涡星系没有.这种外壳多达20层,但各层多是椭球的弧片,而且顺着星系的长轴方向在星系两侧相间地排列,例如第1,3,5…层外壳在星系以东,2,4,6…层外壳在星系以西,最外的一层离星系中心远达星系半径的30倍.从壳的颜色,天文学家判定它们是由恒星组成的:从星系中的星或活动核喷出的气体,在星系际空间急骤冷却凝聚成恒星,成排的星显示出亮椭圆形狭弧壳.但这个外壳…     

银河系中心发现暗物质

构成宇宙的大部分物质是暗物质,而我们只能感受到它的引力,却看不到。20世纪70年代,天文学家鲁宾(Vera Rubin)提出螺旋星系边缘远离中心区域的恒星运动得比其应有的速度更快,从而发现了暗物质。这意味着星系周围的"光晕"中存在着某种不可见的质量。但是物理学家们不能确定是所有暗物质都在边缘,还