红移z～1－2的恒星形成星系测光和形态研究

Galaxies in the redshift desert, i.e., 1.5 ≤ z ≤ 2.5, play a key role in understanding the whole paradigm of galaxy formation and evolution at present day. Based on the selections of FUV- and NUV-drops, and IR flux limit observed by Herschel, samples of star forming galaxies at redshift z ～1－2 will be established in the five fields of CANDELS survey. Photometric redshifts of individual sample galaxies will be obtained by their SED fittings, adopting multi-wavelength data from ultraviolet to IR. Photometric properties will be investigated, including their star formation rates, stellar masses, the UV luminosity function and the downsizing effect. Together with the CANDELS data, structures of star formation activities and stars of sample galaxies with images available will be studied to get their structure parameters, such as sizes and concentrations. The evolutionary paths of sample galaxies, i.e., how they evolve from the blue cloud to the red sequence, will be discussed. After the project, the evolution of galaxies in the redshift desert is designed to be better understood, which will be helpful to the whole framework of galaxy formation and evolution.

本项目将在CANDELS巡天的5个天区内，通过深度紫外和Herschel波段选的方法，结合从紫外到红外的高精度多波段测光和光谱观测资料，建立处于“红移沙漠”z～1－2的恒星形成星系样本，即红移z～1和z～2的Lyman break星系以及z～1－2的红外选亮（恒星形成）星系样本；在充分理解选择效应和完备性的基础上深入开展样本测光性质的统计研究，如恒星形成率、恒星质量、本地紫外光度函数和downsizing效应等；同时结合CANDELS的成像观测，详细分析样本星系的形态结构特征，如星系恒星形成和恒星的分布、大小和中心聚度以及星系从“蓝云”(blue cloud)到“红序”(red sequence)的演化等；在项目完成时以期对处于“红移沙漠”中的星系演化有更深刻的了解，进而对整个星系形成和演化的框架体系加以丰富和发展。

课题组按照项目任务书，与CANDELS项目开展紧密合作，在恒星形成星系样本的建立、测光性质的研究、形态的测量和研究以及对星系整体演化物理图像方面按计划完成了研究任务。同时，依托项目开展了中美智三方的国际合作，目前进展顺利。.在五年的项目期间，成员共发表论文69篇（含4篇在arXive上已接收的论文），其中标注项目支持的SCI论文40篇，标注项目支持的论文集5篇，未标注的SCI论文为24篇，并且将研究内容很大程度推广到红移0.5-2.5之间；特别是基于样本的可靠统计结果，建立的星系中央黑洞反馈对星系恒星形成活动终止的理论研究，是整个CANDELS巡天项目的理论总结。..项目不仅完成其他CANDELS三个天区（GOODS-N、EGS和COSMOS）的测光外，还对Σ1kpc的测量进行了细致的物理考量。自Guo et al (2017)之后成为CANDELS的标准结果；并建立了可进行各项统计研究（包含红移/SFR/M*/Σ1kpc/大小/椭率等基本物理参数）的样本星系20875个。.对恒星形成星系的测光性质及其演化开展了详细的统计分析研究。从原理上给出了UVJ图中星系分布的合理解释；恒星形成星系质量的增加，星系中的尘埃消光也随之增加；质量越大的星系其尘埃消光的增加更多；尘埃演化的趋势是沿着恒星形成星系的序列方向，而比恒星形成率（sSFR）的演化趋势则垂直于恒星形成星系的序列方向。.结合星系中央黑洞反馈对星系演化影响的观测和理论、以及暗物质晕演化的数值模拟结果，建立了一个基于星系恒星质量、大小与中央黑洞关系的星系演化模型来探索星系在恒星形成活动终止(quenching)过程中的关键物理，即建立了一个在（Σ1kpc、Re、Mbh、M*）的基本面描述恒星形成星系的演化，是整个CANDELS巡天项目的理论总结；鉴于Σ1kpc值随红移的演化具有与星系质量演化类似且更加稳定的示踪星系演化的性质，建立了Σ1kpc分布函数，，采取abundance match的方法研究了星系的尺度随着红移的演化。