红移z=0.5-3星系的径向结构性质与演化研究

This project is to explore the newly-obtained HST/ACS+WFC3 high-resoluation imaging data by CANDELS and 3D-HST, and perform the multi-wavelength, multi- aperture photometry on the galaxies in all five CANDELS fields after doing a much better subtraction of local background and contamination from other sources. Based on our better photometric data and 3D-HST spectroscopic redshifts, we plan to study the radial structure and evolution of ~28,000 galaxies with Mstar>10^9 at redshifts z=0.5-3 in details, including: (1). Color gradients and their dependences on galaxy properties; (2). Galaxy stellar mass functions within different physical apertures and their evolution; (3). The radial distribution of stellar mass and half mass radius-mass relation; (4). The radial distribution of SFRs in IR-faint star-forming galaxies and post-starburst galaxies; (5). The isophotal properties of galaxies (the radial distributions of boxy/disky parameter A4 and ellipticities). These future results would enable us to know more structural properties of high-redshift galaxies, and understand how galaxies evolved themselves and how star-forming galaxies migrated into quiescent galaxies.

本项目将利用CANDELS巡天和3D-HST巡天观测得到的HST ACS（光学波段）和WFC3（近红外波段）的高分辨率图像，对CANDELS巡天的所有场中的星系更好地扣除本地背景和污染源后进行多波段、多孔径测光。基于更精确的测光数据并结合3D-HST的光谱红移，我们将深入研究红移z=0.5-3内、恒星质量Mstar>10^9的~28000个星系的径向结构性质与演化。具体包括：（1）星系颜色梯度与其它物理参量的相关性；（2）不同物理孔径内的恒星质量函数演化；（3）恒星质量的径向分布和半质量半径—恒星质量的关系；（4）IR-faint恒星形成星系和后星暴星系中恒星形成率的径向分布；（5）等光强轮廓性质(boxy/disky参数A4和椭率的径向分布)。这些结果将加深对目前大家非常关注的高红移星系的内部结构，不同形态星系自身的演化过程和恒星形成星系向宁静星系的转化过程的了解和认识。

本项目利用HST观测得到的多波段光学和近红外波段图像数据，对CANDELS巡天的所有场中的星系更好地扣除本地背景和污染源后进行多波段、多孔径测光。基于更精确的测光数据并结合3D-HST的光谱红移，深入研究红移z=0.5-3内、恒星质量Mstar>10^9的星系的径向结构性质与演化。主要研究结果如下：.1)恒星形成星系的颜色梯度与物理参量（红移、形态、恒星质量、颜色、尺度、尘埃消光）的相关性，首次揭示了其颜色梯度的起源以及与恒星质量组装间的联系。.2)首次对恒星形成星系的几何形状径向轮廓进行了系统研究。研究结果表明中高等红移（z=0.5-1.8）的低质量星系可能具有prolate的非盘状结构，而同等红移的高质量恒星形成星系 具有类似盘状结构。.3)研究了红移z~1恒星形成主序星系的UVI颜色梯度性质，研究成果进一步确认了我们在2016年发表在Astrophysical Journal Letters上的重要研究结果。.4)利用星系的UVI图及空间分解的数据，研究了z=0.5-1，从恒星形成星系经绿谷星系至宁静星系演化过程中，颜色梯度的变化以及恒星形成率梯度的变化。首次清晰地给出了中等红移星系中恒星形成活动终止过程的模式。.5)研究了红移z=0.5-3星系的恒星质量的径向分布，以及各种结构参数（有效半径、恒星质量、星系中心质量面密度等）间的标度关系。.依托于本项目培养硕士研究生5人，联合培养博士研究生2人；邀请国内外相关专家进行讲学3次；参加国际学术会议5次，并做大会口头或邀请报告；联合中国科学技术大学、中国科学院上海天文台举办“第三届星系演化关键问题研讨会”。参会人员覆盖国内多所天文研究单位，为此项目的顺利完成提供了建设性意见和保障。