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矮星系的中性氢研究

矮星系的中性氢研究

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作者：李竞河北师范大学

学位级别：硕士

冷暗物质模型被认为是现在宇宙学研究中的一个“标准模型”,在大尺度范围内,该模型得到了完美的验证。而在小尺度方面,该模型至少存在三个问题:(1)子结构数目问题(missing satellites problem),银河系中观测到的矮星系的数目远远低于数... 详细信息

冷暗物质模型被认为是现在宇宙学研究中的一个“标准模型”,在大尺度范围内,该模型得到了完美的验证。而在小尺度方面,该模型至少存在三个问题:(1)子结构数目问题(missing satellites problem),银河系中观测到的矮星系的数目远远低于数值模拟预言的数目;(2)卫星星系质量问题(too big too fail problem),观测上得到的大质量的卫星系数目小于数值模拟预言值。(3)银河系和M31星系的卫星星系空间分布的非均匀性。解决前两个问题的一种可能是从观测上探测到更多的矮星系。FAST望远镜是现今世界上口径最大的单口径望远镜,FAST望远镜的投入使用可以增强人类对于矮星系的探测能力。本文利用一个先进的高分辨率数值模拟方法:APOSTLE-HR4模拟,模拟了FAST望远镜针对本星系群的巡天研究。模型计算给出了模拟巡天中本星系群矮星系的谱线展宽、中性氢的流量强度、FAST望远镜观测每个矮星系所需的最小观测积分时间以及FAST可探测到的本星系群中的矮星系的数目。在我们模拟巡天的结果中,FAST望远镜观测积分时间达到40分钟时即可探测到全部中性氢质量大于105M⊙的矮星系。由于矮星系本身与环境的依赖性以及矮星系的形成机制尚不十分清楚,本文的第二个工作利用SDSS-DR7巡天的星系群和alfalfa巡天的交叉样本来研究星系中的中性氢的分布对环境的依赖性。我们将Arecibo巡天得到的星系样本与SDSS7-DR7巡天得到的星系样本进行交叉认证,对认证后的矮星系进行研究。研究了含有中性氢的矮星系在星系群中的分布情况,发现含有中性氢的矮星系在SDSS巡天中大多数为场星系。非场星系的矮星系大多数是卫星星系,只有很少量的矮星系是星系群中心星系,并且每个星系群中的有中性氢观测资料的矮星系一般不超过2个。进一步对不同颜色的矮星系中的中性氢性质进行了统计研究。研究发现蓝色矮星系平均的中性氢含量相对于红色矮星系更多,这说明了在中性氢丰富的矮星系中有更多的年轻恒星形成。蓝色星系的中性氢分布相对于红色矮星系更接近于星系群中心。本文所研究的内容涉及宇宙演化与星系形成研究的前沿,希望本文的研究能够对解决冷物质模型中的小尺度问题以及矮星系的形成提供一些帮助。

关键词：矮星系中性氢数值模拟本星系群 FAST望远镜 alfalfa巡天

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