ALFALFA 星系的 Hα 成像巡视吴宏、朱轶楠、周志民、林敏仪

2012 年 8 月 14 日 明安图

• 星系中的恒星形成： 紫外、 Hα 、中红外、远红外、 CO 、 HCN 、射电等 由于近些年大量红外空间设备 ISO 、 Spitzer 、 AKARI 、 WISE 、 Herschel 等 由此我们获得了大量关于近邻、中远红移星系中恒星形成率、尘埃分布等基本信息 建立很好的红外光度与恒星形成率（ Hα ）的关系 比如： Spitzer 8 微米 PAH 发射与 Hα 关系 Spitzer24 微米热尘埃发射与 Hα 关系 等等 表明了红外尘埃发射与恒星形成很好的相关性

Ha 光度与中红外光度关系（ Zhu et al. 2008 ）

dwarfs

但是我们对星系恒星形成的过程并不完全了解，星系中的恒星是在什么样的条件下形成？首先：原料： HI 要足够！ 必要条件！ 但不是 充分条件！ 观测到的富 HI 星系的低恒星形成率星系存在 什么影响 HI 气体转化成恒星形成？ 及恒星形成的效率 SFR/M （ HI ）是由什么决定？ 环境？星系质量？金属丰度？。。。 需要大样本 HI 观测的星系进行研究。 FAST ？

Arecibo Legacy Fast ALFA survey (ALFALFA)

• Extragalatic spectral line survey• The largest single-aperture telescope (305m)• Arecibo L-band Feed Array (ALFA)• http://egg.astro.cornell.edu/alfalfa

7 pixel radio camera

ALFALFA survey• To cover 7000 sq deg of high galactic latitude sky• 1345-1435 MHz (-2000 to +17,500 km/s for HI line) • 5 km/s resolution• 2-pass drift mode (total int. time per beam ~ 40 s)• ~2.3 mJy rms (per spectral pixel)

– MHI~105 M in LG, ~107 M at Virgo

• 4400 hrs of telescope time, 5+ years• Started Feb’05, 97% complete (779 runs) as of May’12

– ALFALFA 40% catalog: 15000+ detections covering a cosmologically significant volume at z~0 (Haynes+ 2011)

Survey strategy• ALFA beam size: 3.3’x3.8’• “Almost” fixed azimuth drift mode• First pass beams spaced by 14.6’• 2nd pass offset from the 1st to give 1.05’ sampling• Highly efficient: 99% “open shutter” time

spring sky

fall sky

fall sky

Galactic plane

• ALFALFA 巡天 为了研究星系的恒星形成， 需要 HI 星系样本 Arecibo 的中性氢（ HI ）的宽场巡天工作， 覆盖 SDSS 巡天的 7000 平方度范围 预计得到近 20000 个近邻星系的观测 星系红移范围小于 0.06 其释放的 40% 的 α40 表 (Martin et al. 2010)

• 星系的恒星质量的确定 我们建立了用 Spitzer 的 IRAC3.6 、 4.5 微米计算关系 优点：受星系内部消光影响小。 CfA 的王仲博士在两年内计划 α40 表中 2600 平方度的所有 4588 个 ALFALFA 星系 Spitzer 中红外波段 3.6/4.5 微米的观测 获取这些星系的恒星质量

红外光度与星系恒星质量关系（ Zhu et al. 2008 ）

天区 1 ：RA ： 22h to 3hDec ： 24d to 32d天区 2 ：RA ： 7h30m to 16h30mDEC ： 4d to 16d天区 3 ：RA ： 7h30m to 16h30mDEC ： 24d to 28d

观测天区

• 星系的恒星形成率 Hα 在波段是最有效获取星系恒星形成率的方式， 目前各种 Hα 样本观测极不完备，选择效应很大， 完全没有相应针对性的 Hα 巡天观测结果。

• 计划 利用国内光学设备 兴隆 2.16 米望远镜 BFOSC 丽江 2.4 米望远镜 YFOSC 的系列 Hα 滤光片（红移小于 0.07 ） 完成大约其中 500-1000 平方度的全部 约 1000 至 2000 个 ALFALFA 星系的 Hα 成像观测 计划 3-5 年观测完成

NGC 5394/5

构建一个区域完备的中性氢星系样本 可以得到星系的一些基本参数： 星系中性氢质量（ Arecibo ） 星系的恒星质量（ Spitzer 、 WISE ） 星系的恒星形成率（ Hα ） 星系的形态（ SDSS 成像） 星系的尘埃质量与消光（ Spitzer 、 WISE ）

期望得到的科学目标：1) 近邻、低红移宇宙恒星形成率密度；2) 星系的环境研究 ; 3) 探索恒星形成中的反馈机制 ; 4) 研究星系的恒星形成效率 ; 5) 研究星系的气尘比以此，对于星系中的恒星形成规律，有进一步的认识。更重要一点：这是 FAST 项目中河外星系中性氢巡天的预研工作，对于 FAST 将来的河外天体物理课题发展方向提供依据。

ALFALFA 星系样本的先期观测

低面亮度矮星系 KKR17

KKR17 的基本性质• RA ： 15h11m10.2s• DEC ： +11d01m56s• z=0.0277, 对应退行速度为 8283km/s• M(HI) = 109.64 Msun• 观测时间： 2012/06/15~17• 观测时 seeing~2"• 窄带和光谱的曝光时间： 1h

KKR17 的多波段观测

KKR17 性质 2 ：• SDSS 5 波段测光结果：• 18.21 17.35 17.01 17.45 17.01• B 波段绝对星等： -17.73 属于矮星系• µ(B) = 24.18 magsec-2 属于低面亮度星系

KKR17 的光谱 (1)

KKR17 的光谱 (2)

KKR17 的消光性质• KKR17 的 [NII] 发射很弱且几乎淹没在噪声中，推算其金属丰度较低，同时从孔径 1得到的巴尔末减缩为• S(Ha)/S(Hb) = 2.58 < 2.87 ，估计其消光也很小。

如何利用 SCUSS 研究 ALFALFA 星系

• ALFALFA秋季天区 +SCUSS

spring sky fall skyfall sky

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