双星对小质量旋涡星系演化历史的影响

Study on the formation and evolution of low-mass galaxies is one of the hottest research topics in astronomy, which is very important for us to understand the physical properties of galaxies and the formation and evolution of larger cosmological structure..We take M33, the spiral galaxy with the lowest-mass in the Local Group, as the research object in this project. We establish a chemical and color evolution model, in which we taken into account binary stars, to study the evolution and star-formation history of M33. A major update in the present model is that we consider the influence of binary stars. For one thing, in order to introduce the feedback mechanism of yields and energy into the model more reasonably, we lead the theoretical birth rates of SNe Ia obtained from two popular progenitor scenarios for SNe Ia (i.e., the single degenerate(SD) scenario and the double degenerate(DD) scenario) into the model. For another, in order to solve the problem of the redder color derived from the previous model predictions than the observational constraints, we introduce the model of Yunnan evolutionary population synthesis (considering the binary stars) to our chemical and color evolution model to analyze the stellar populations in galaxies. We use the updated model to calculate the radial profiles of abundance, surface brightness, color, cold gas and star-formation rate(SFR) in details. We explore the main properties of the evolution and star formation history of M33 via the comparison between the model predictions and the observational data. According to this project, we hope to have a better understanding of the evolution and star-formation history of massive spiral galaxies, even the larger structure in the universe..

小质量旋涡星系的形成与演化的研究是当代天文学的一个热点，它对我们了解星系物理性质以及更大尺度宇宙结构的形成与演化历史至关重要。.本项目以小质量旋涡星系M33为研究对象，通过建立考虑双星的星系化学及颜色演化模型来研究M33演化及恒星形成历史问题。考虑双星因素是我们模型的重大改进。(1) 在模型中引入目前流行的两种Ia型超新星前身星理论模型[单简并星模型(SD)和双简并星模型(DD)]具体计算给出的Ia型超新星的诞生率，合理地引入物质及能量反馈机制。(2) 在模型中引进考虑双星的Yunnan演化星族合成模型来分析星系中的星族成分，解决以往模型预言的颜色偏红问题。利用改进的模型，详细计算其元素丰度、表面亮度、颜色、冷气体和恒星形成率（SFR）等参量的径向轮廓，通过将模型预言与最新观测数据的比较，进一步理解M33的演化及恒星形成历史的主要特征。藉此理解大质量星系、乃至更大尺度宇宙结构的形成与演化。

星系的化学演化理论与星系中的冷气体(分子氢和中性氢)含量、恒星形成、恒星演化、元素合成机制、以及金属丰度分布等基本问题密切相关，是研究星系演化及恒星形成历史的重要工具。双星在星系研究中有着重要的地位，然而前人在星系演化模型中没有考虑双星，我们构建了非瞬时循环假设下的、含双星的星系化学-颜色演化模型。.我们利用改进的模型探索了近邻宇宙中处于不同环境中的小质量旋涡星系(孤立的NGC2403和NGC300，存在相互作用的M33)的个性特征，详细地计算了金属丰度、表面亮度、颜色、冷气体和恒星形成率(SFR)等参量的径向轮廓；给出了星系盘的金属丰度梯度、颜色梯度、年龄梯度，以及星系盘标长的增长速率；探讨了它们的星系盘形成机制；双星的加入解决了以往模型预言的颜色(FUV-K)偏红问题；发现NGC300和NGC2403具有相近的金属丰度梯度，而M33的金属丰度梯度比它们二者的平；得到了小质量旋涡星系的演化及恒星形成历史受其周围环境影响的结论。我们也将改进模型应用到存在相互作用的、大质量旋涡星系M51a的演化研究中，揭示了M51a星系盘的形成机制，得到UV波段的面亮度轮廓、分子氢气体面密度和SFR面密度轮廓是示踪近期由于相互作用引起恒星形成的结论。我们比较研究了它们各自的最佳模型预言，发现越大质量的星系，其主体恒星形成时间越早，形成时标越短，并且大质量星系的内盘和外盘增长速率都快于小质量星系，支持了“downsizing”星系演化模式。