基于BFOSC窄波段成像研究

近邻星系

国家天文台兴隆观测基地

简 介

BFOSC具有一系列红移的窄波段成像滤光片（Ha, [OIII]，HeI）以及标准宽带滤光片

窄波段成像：

1、展源发射线的分布、强度 （Hα、[OIII]等）

2、利用发射线特征搜寻不同红移的天体

（例如：Hα， Lyα）

3、获取天体消光分布图：Hα、Hβ成像

极亮红外星系Mkn273核区[OIII]5007和Ha发射区的成像

Xia, X.-Y., Xue, X.-J., Mao, S., Boller, TH., Deng, Z.-G., & Wu, H., 2002, ApJ, 564, 196(目前引用47次)

mkn266的延展发射区的Ha成象 mkn266的[OIII]5007发射区像

近邻星系的Hα成像研究

1. 近邻亮红外星系的Hα成像研究

2. 近邻棒旋星系的Hα成像研究

3. 恒星形成星系巡天

4. ALFALFA星系的Hα成像巡视

• Revised Bright Galaxy Sample

(Sanders, D.B., et al. 2003, AJ, 126, 1607)

IRAS: |b| > 5 deg, S60>5.24Jy

• 总数: 628 (629)，其中亮和极亮红外星系为203个，赤纬-30度以北为154个（3个的红移过大，发射线

超过了滤光片的覆盖范围）

• GOALS：对RBGS近邻亮红外星系进行多波段观

测研究的项目。目前在光学、红外、Ｘ射线等多个波段获取了观测数据。缺乏Hα成像数据

１、近邻亮红外星系的Hα成像研究

亮红外星系：是一类具有很高红外光度的星系

总红外光度高于1011太阳光度

形态：大多相互作用星系、小部分正常星系

高红移：发现大量这类天体，主导红移１－２的宇宙

中心ＡＧＮ也很活跃

• 研究亮和极亮红外星系中恒星形成区的分布

• 对比这些恒星形成区Hα发射与其它波段光度之间的关系，以便确定其尘埃分布等性质

• 与其它观测样本对比，来寻找红外亮星系与普通恒星形成星系的性质差异

• 探寻红外亮星系的演化序列

• 星系主并合的演化序列及其相对应的SED

观测与数据处理：

• 兴隆2.16m 望远镜BFOSC

• 观测条件：Seeing: < 3.0”, 透明度好

• 2006—2009年

完成154星系的Hα成像观测

• 数据处理已经完成，

• 计划发表SCI论文2~3篇，第一篇样本文章正在写作中（朱轶楠、吴宏）

NGC877 LIRG LTIR=11.04LSUN

VV250 LIRG LTIR=11.74LSUN

IRASF08572+3915 ULIRG LTIR=12.10LSUN

Mrk 231 IR-QSO LTIR=12.51LSUN

NGC1961，LTIR=11.04LSUN,

小并合的遗迹？周围星系际气体内落？

棒所导致的星系长期演化的样本多波段分析

对棒旋星系样本进行整体的统计分析和研究，比较不同棒旋星系中棒结构的不同，以及由此所引起的相应的恒星形成活

动的特征差异。

２、近邻棒旋星系的Hα成像研究

光学

红外

实测获取：Xinglong 2.16m & Lijiang 2.4m

历时：2009--2011年

存档获取：SINGS、LVLS、NED

KPNO2.1m、CTIO1.5m、VATT、Bok、JKT...

数据

R

Ha

Spitzer IRAC & MIPS

3.6、4.5、5.8、8.0、24μm

SINGS、LVLS

MOPEX

紫外 GALEX：FUV、NUV

观测：Xinglong 2.16m & Lijiang 2.4m 时间：2009--2011年 源数目：30+14个 曝光时间：R～600S Ha ～3000-3600s 样本观测、数据处理已完成 发表ＳＣＩ论文２篇： 1.Zhou, Zhi-Min; et al., 2011,AJ, 142,38, “Star Formation Properties in Barred Galaxies (SFB). I. Ultraviolet to Infrared Imaging and Spectroscopic Studies of NGC 7479” 2. Zhou, Zhi-Min; et al., 2012,RAA,12,235,” Star formation properties in barred galaxies (SFB) II. NGC 2903 and NGC 7080”

样本的工作接近完成 （周志民、曹晨、吴宏）

棒旋星系样本：星系形态特征

星系NGC 7479的 多波段观测研究

基 本 特 征

NGC 7479

RA: 23h04m56.6s

DEC:+12d19m22s

Classifications: SB(s)c, LINER, Sy2 数据

UV images: GALEX

Optical Ha image & spectra: Xinglong 2.16m/BFOSC

IR: Spitzer IRAC/MIPS

目的： 分析棒和小并合对 NGC 7479的影响

SB型有34个，SAB型有26个

早型（即T ≤ 4）：31个

晚型（即T ≥ 5）：29个

棒旋星系样本

棒导致的星系长期演化过程的演化阶段划分

气体内流初期

气体内流后期

核周星爆初期

核周星爆后期

其他因素影响

Star Formation Reference Survey (SFRS)

CFA: Ashby et al.

利用多个波段统计研究近邻星系的恒星形成的物理过程，从而理解星系形成和演化过程。

主要是研究尘埃温度、SFR、sSFR等问题。

样本369星系，具有不同红外颜色、红外光度、红外质光比

使用数据：

GALEX FUV+NUV, SDSS ugriz, Hα，2MASS JHKs, Spitzer 3–8μm，

Hα观测：216观测2008-2010年，观测了129近邻星系

３、恒星形成星系巡天

第一篇工作：Ashby et al., PASP, 123, 907, 1011,

“The Star Formation Reference Survey. I. Survey Description and Basic

Data”

• 基于Spitzer中红外我们建立很好的近邻星系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

• 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？

４、ALFALFA星系的Hα成像巡视

• 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)

ALFALFA星系的Hα成像巡视 吴宏、王仲（CfA）、朱轶楠、周志民、蒋雪健（南京大学）、林敏仪

• 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。

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

Hα survey from ALFALFA（Hα ） 3

Arecibo Legacy Fast Arecibo L-band Feed

Array (ALFALFA) survey

α.40

• 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300~600平方度的α40中全部

约1000~2000个ALFALFA星系的Hα成像观测

计划5年观测完成。

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）

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（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。

2012年上半年开始了前期测试观测

• 兴隆2.16m的BFOSC&

丽江2.4m的YFOSC

• 观测时间: 2012.01(2.16m)、2012.03(2.16m)、

2012.04(2.4m)

• 总共观测源:110个

2.16m观测76个+2.4m观测34个

• 2.16m～80h + 2.4m～15h

• 曝光时间

R波段:3～10min, Hα波段: 10~30min

完备样本：70个 (43+27)

RA: 11h-11.5h, DEC: 9-11deg

计划今年完成测试观测的第一篇文章（周志民）

RA (deg)

15 deg2 完备样本

ALFALFA

Hα

窄

带

成

像

示例

低面亮度星系KKR17

• 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

• 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（>22.5magsec-2）

KKR17的多波段观测

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

• S(Ha)/S(Hb) = 2.58 < 2.87，估计其消光也很小。

这篇文章计划近期完成、投出（林敏仪）

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