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。     

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。     

星系相撞之时

在与许多小星系的碰撞过程中,大星系往往会借此机会进一步发展壮大,位于星系中心的超大质量黑洞在相遇后会相互围绕对方盘旋,形成双星系系统。在没有外力阻碍时,它们将继续相互盘旋至少数百万年。然而每个大星系核心都有一个黑洞,所以其他天体物理学过程必定使这对黑洞更快地融为一体。图1模拟的星系相撞、结合过程(1Gyr=10亿年)图2迈尔(L.Mayer)等人的流体力学模拟(图1)表明,正在结合的星系中的气体使黑洞速度趋缓,以致它们捆绑在一起的时间只有100万年。模拟中,内有双黑洞系统的富含气体的星系,由最近结合的两个螺旋星系组成,两个黑洞的…     

基于二元PCA特征谱的星系光谱成分快速扣除

实际观测天体目标光谱如超新星和活动星系核光谱常常混有寄主星系成分,这对目标天体光谱的类别和性质证认识别会造成困难。文章提出了一种快速有效的称为二元PCA特征谱分解的星系扣除算法。该算法首先计算了星系样本模板库和超新星样本模板库各自的PCA特征光谱,然后对特征光谱组通过正交变换得到混合空间的一组标准正交基,进而利用混合光谱在该标准正交基上的分解系数计算该光谱在原特征光谱组的分解系数,获得星系超新星混合光谱的快速分解,系数计算也可通过SVD矩阵分解得到,但计算效率较低。实验表明,该方法优于常用的直接PCA投影重构分解方法,与另一种χ2模板拟合方法扣除星系成分相比,在保持分解效果基本不变的前提下,时间消耗则大大降低,从而使该方法可应用到大规模光谱数据处理中。     

基于相似性度量的星系光谱红移估计

光谱的自动分析对大规模的光谱巡天有着非常重要的意义。文章提出了一种基于相似性度量的星系光谱红移测量方法。方法中采用主分量分析构造星系光谱的静止模板,利用谱线特征确定观测光谱的红移候选,然后根据红移候选进行观测光谱与模板光谱间的相似性度量,所采取的相似性度量策略类似于证据积累的思想,定义为几个相似证据的加权和,从而降低了观测光谱与模板光谱之间的误匹配,提高了红移估计的正确率。通过实验将所提出方法与基于谱线匹配的方法和传统的交叉相关方法进行了比较,实验结果表明：本文方法的正确率较之基于谱线匹配的方法和传统相关法有较大提高。     

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。     

星系光谱的400.0 nm跳变点的自动测量技术

本文给出星系光谱中的400.0nm跳变点位置和跳变值的自动测量方法,利用小波变换和离散卷积等技术,避免了对每条光谱进行繁琐的测量,可以作为星系光谱研究的预处理步骤。     

基于多分辨率融合距离的低质量星系光谱红移测量方法

星系光谱红移测量是大规模天体光谱巡天项目中的一个重要研究内容,其目的是从在光谱中测量出对应星系由于多普勒效应引起的红移。随着银河系外巡天项目的开展,观测目标距离(红移)越来越远,其星等越来越暗,光谱的质量也随之越来越差,如何能够有效准确地从这些低质量的光谱测量出红移是河外巡天面临的一个重要问题。基于此问题,充分考虑到低质量星系光谱的特点及数据特征,新定义了一种针对低质量巡天光谱数据的多分辨率融合距离,以此为基础提出一种针对低质量星系光谱的红移测量方法。该方法充分结合不同分辨率下光谱的特征,计算距离时首先将模板光谱和待测光谱同时降到多个相同分辨率下,该分辨率下所有波长采样点都计算一个偏差进而得到一个距离,然后将多个分辨率下得到的距离通过加权得到一个融合距离。基于多分辨率融合距离提出的星系红移测量方法,能够有效的解决低质量星系光谱的红移无法准确测量的问题。研究了不同信噪比下红移测量的精度,在信噪比大于5之后,该方法测量准确率可以达到90%以上。大量实验表明,提出的方法在星系光谱质量较低的情况可以非常准确地从中测量出红移,测量误差和红移大小无关,可以很好地应用于大规模巡天数据的星系光谱红移测量中。     

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。     

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。     

基于最近邻方法的类星体与正常星系光谱分类

随着高质最CCD传感器技术的日渐成熟与广泛应用,以及许多大型巡天计划的相继实施,天体数据量极大,因此天体观测数据的自动识别、分析问题首当其冲.文章在原始测量空间使用最近邻方法(NN)研究了正常星系与类星体光谱的识别问题.正常星系和类星体属于河外天体,一般距离地球较远,其观测光谱会受到许多干扰,所以这两类天体光谱的分类在...     

双活动星系核寄主星系的光谱合成分析

星系并合会产生不同尺度距离的星系对甚至双活动星系核,同时在过程中会触发星暴以及超大质量黑洞的活动。在光谱上,当两个星系并合到kpc尺度时,其两个核的相互绕转在总光谱上会表现出窄线双峰谱线轮廓。以这个观测特性为起点,从郭守敬望远镜巡天的第四次释放数据(LAMOST DR4)中系统的搜寻带有窄发射线双峰特征的双AGN候选体。AGN的发射线光谱轮廓由发射线的若干种不同的动力学成分构成,主要可以分为三类,窄线成分(Hβ,[OⅢ], Hαand [NⅡ]),[OⅢ]的线翼、以及宽的Balmer发射线。基于LAMOST DR4河外光谱数据,应用了一套搜寻流程,在初始筛选(涉及到发射线的信噪比、等值宽度和红移)及目视检查挑选之后,通过建立的多高斯拟合模型挑选出在发射线的流量、半高全宽、窄线双峰之间速度分离程度等一系列参数上符合我们限制要求的样本,并借助于Baldwin-Phillips-Terlevich (BPT)图来鉴别每个成分的来源,确定出了28个双AGN候选体。为了获取更准确的星族成分并发现这类双AGN候选体样本的共有特性,对28个双AGN候选体的光谱流量用一个低阶多项式重新进行了修正并采用传统的统一插值和中值方法对其进行合并得到一条高信噪比光谱,并以目前已有的来源于LAMOST星系光谱数据的Ⅱ型AGN(单AGN)的复合光谱作为对照样本,采用STARLIGHT软件分别拟合了合并的双AGN和对照的单AGN的光学光谱中的吸收线和连续谱。通过研究它们的星族特性及两者间的异同,发现与单AGN复合谱相比,双AGN候选体样本的合并谱具有更多中等年龄及老年星族的贡献,反映出更剧烈的中心黑洞。在金属丰度方面,单AGN的主导星族为太阳金属丰度的星族Z_⊙,而双AGN候选体合并谱中贡献较多的星族为亚太阳金属丰度星族0.2 Z_⊙和富金属丰度星族2.5 Z_⊙,表现出了差异性特征,也预示着这类样本中恒星形成历史更加复杂,呈现出了多样化。在幂律谱成分贡献方面在单、双AGN中老年星族都贡献了其大部分质量,但单AGN复合谱中幂律成分占比为8.2%,明显高于双AGN候选体合并谱中幂律成分的贡献。     

LAMOST星系光谱的红移自动测量

自动测量LAMOST望远镜所产生的大量星系光谱红移,是LAMOST望远镜数据处理的关键。PCAZ的红移自动测量方法,只适用于红移值较小(一般情况不超过z＜0.2)的情况,其原因是受到所应用构建正交模板的光谱模板范围的限制。文章突破了这一限制,针对LAMOST将产生的光谱的特点,作者改进了这套方法。应用该方法到具体的观测数据中,得到了准确率超过90%的红移值。该方法的红移测量极限依赖于模板的波长范围和待测光谱蓝端的信噪比,按照LAMOST的初步设计,对z＜0.8红移,可进行准确测量。经过测量, 得出结论：(1)该方法适用于LAMOST的星系红移测量;(2)为实现巡天红移的测量,需要构造完备的不同星系的光谱模版(UV-IR);(3)蓝端信噪比大小影响对大红移的测量。     

窄线SeyfertⅠ型星系

本文将概述窄线SeyfertⅠ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SeyfertⅠ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 ]λ5 0 0 7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 )FeⅡλ45 70 /Hβ 取极大 ;( 3)SⅢ ]λ1 892 /CⅢ ]λ1 90 9取极大 ,亦一定范围内宽线区电子密度取大值 ;( 4 )CⅣλ1 5 4 9线中心蓝移取极大 ;( 5 )高光度NLS1的软X射线光子数谱指数Γx 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模型。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...     

活跃星系核的模型研究

活跃星系核是中央核区活动性很强的一种银河系外星系核心.活跃星系核是20世纪90年代至今天文学界最活跃和最热门的研究领域之一,因此,对于这种天体现象有很多东西已被科学家们达成了共识,也有很多未知的东西并没有被科学家们搞清楚.所以,这是一门十分前沿却比较困难的学科.本文的目的是为了以较容易于理解的方式来帮助天体物理学初学者以及天体爱好者来初步认识活跃星系核这一前沿的天体现象.本文简要概述了几种较为常见的活跃星系核模型,并介绍了活跃星系核的标准模型、统一模型以及活跃星系核中最重要的黑洞.     

Fe离子M壳层不可分辨跃迁系不透明度研究

在活动星系核吸收光谱中存在着一种重要的吸收特征——铁元素的M 壳层不可分辨跃迁系吸收谱, 认识这种特征对于活动星系核区的物理性质的研究具有重要的意义. 利用细致谱线模型, 对实验室中获得的吸收谱进行了理论计算和分析, 较好地重现了实验结果中主要的吸收结构, 同时计算了温度为10-50 eV的预测吸收谱,用于活动星系核光谱的研究.     

正常星系光谱的一种谱线自动提取方法

正常星系的光谱是天体光谱谱线自动提取中最难处理的一种。文章针对正常星系光谱给出了一种新的谱线自动提取方法。首先,定义了两条光谱间的Max操作,Max操作的结果是生成了一条光谱,该光谱在每个波长处的强度取为在相应波长处强度较大的那一个光谱的强度;然后,通过迭代处理拟合连续谱,在每一步迭代中,先对原始光谱和前一步拟合出的连续谱进行Max操作,再对Max操作生成的光谱进行传统的连续谱拟合;最后,联合采用整体阈值处理和自适应的局部阈值处理提取谱线。实验结果表明：该方法的性能较之传统的小波方法有显著提高,这将对后续的基于谱线的光谱分类和参数测量非常有利。     

基于神经网络的模板匹配方法求正常星系红移

星系通常分为正常星系(NG)与活动星系(AG)两类。文章提出了一种自动获取NG红移的快速有效方法: (1) 由NG模板根据红移范围Ⅰ: 0.0～0.3与Ⅱ: 0.3～0.5模拟得到两类星系样本, 进行PCA变换获得样本特征向量; (2) 利用概率神经网络设计两类样本特征向量的Bayes分类器; (3) 对于实际NG光谱数据, 利用Bayes分类器进行分类确定其红移的范围, 然后在此范围内进行模板匹配得到红移的准确值。与在整个红移范围内的模板匹配方法相比, 此方法不但节省了50%的模板匹配运算量, 而且还大大提高了红移值测量的精度。文章研究结果对于大型光谱巡天所产生的海量数据的自动处理具有重要意义。     

星系普查确定中微子总质量新的上限

剑桥大学Ｏ .Ｅｌｇａｒｏｙ等 30名英、澳、美学者应用 2度场星系红移普查 (2ｄＦＧＲＳ)数据将中微子总质量上限确定到不及 10亿分之一的氢原子质量 .这是当前最严格的中微子质量上限 .中微子有无质量一直是个不解之谜 .最近几年里 ,大气中微子实验和太阳中微子实验在这个方向上取得了引人注目的进展 .今年 3月 ,Ｓｕｄｂｕｒｙ中微子天文台 (ＳＮＯ)的观测更进一步提供了有力的证据 ,表明中微子有质量已是不争的事实 .但是 ,实验至今仍旧无法测出它们的绝对质量 .2ｄＦＧＲＳ是当前规模最大的星系普查 ,业已观测了 2 2万个以上的星系红移…     

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。