近邻旋涡星系恒星形成历史的多波段空间分解研究

This document presents a research plan for dissecting 15 nearby spiral galaxies with typical morphological characteristics on the basis of multi-wavelength data. This work will involve the combinations of panchromatic imaging data from an ultraviolet to far-infrared range (> 30 bands) as well as spectroscopic data (particularly the spectral data taken with integral field units), and the buildup of spectral energy distributions (SEDs) with the wavelength coverage of both stellar and dust emission for all pixels of the galaxies, i.e., data cube; from the data cube, two dimensional maps of physical parameters such as stellar population age, metallicity, and dust attenuation amount for each galaxy will be derived through SED fitting with relevant theoretical models. These results will be used to speculate star formation histories in every galactic subregion. All these tasks are aimed at interpreting the questions about the modes and processes of the assembly of individual galaxies, the formation order of the galactic substructures (inside-out, or other scenarios), and the correlation of the assembly processes with the morphological types of galaxies. This reseach will provide observational references for numerical simulations on galaxy formation and evolution.

这份申请书所提议立项的课题是基于多波段数据对 15 个具有典型形态特征的近邻旋涡星系进行空间分解研究的工作。本项目的主要工作内容是收集这些星系从紫外到远红外最齐全的成像观测数据（> 30 个波段）以及光谱数据（特别是积分场光谱数据），构建星系每个像元位置覆盖恒星辐射和尘埃辐射波长范围的光谱能量分布，即数据立方；利用这些数据，在相应理论模型的帮助下，通过光谱能量分布拟合得到星系的星族年龄、金属丰度、尘埃消光量等参数的二维分布图，推断星系各子区域的恒星形成历史。此工作旨在可以诠释旋涡星系个体的成长组建方式和过程，旋涡星系个体的子结构形成的先后次序（由内到外，还是其它模式），以及这样的形成组建过程与星系形态类型之间的相关性等问题。本项目的研究结果将为星系形成和演化的理论模拟提供实测参照。

本项目旨在利用多波段数据通过空间分解研究来获得近邻星系的金属丰度、星族年龄等关联恒星形成历史的信息。已经取得的研究成果是通过对星系 NGC 2403 中的 HII 区进行的光谱研究（来自兴隆 2.16 米望远镜的观测），得到了不同经验金属丰度在 HII 区内部的径向变化，揭示了经验金属元素丰度的电离敏感性，为星系中的金属丰度、恒星形成、光致电离等性质的探查提供了有意义的参照和指引。在已结题项目中，我们也对 M33 中的 HII 区 NGC 0604 进行了类似的光谱研究（来自丽江2.4米望远镜的观测），这项工作支持和补充了我们对 NGC 2403 中 HII 区的研究结果。已结题项目的工作还包括对 M81 星系群中的一个矮不规则星系 Holmberg IX进行的多波段图像研究（包含兴隆 60/90 施密特望远镜的 BATC 巡天数据），我们通过紫外-光学-近红外 SED 拟合得到了该星系星族年龄的二维分布，由 Halpha 和 FUV 辐射分别估计了~ 10 Myr 和 ~ 100 Myr 以内的平均恒星形成率，并推导出该星系的恒星形成历史。目前，我们对 M81 星系群的其它成员星系的研究正在进行中。