仙女座星系形成和演化的观测研究

球状星团的性质反映星系早期的形成过程和演化历史。仙女座星系(M31)作为距离我们最近的巨漩涡（Sb）星系（～780 kpc），包含上千个球状星团，为我们研究M31的形成和演化提供了便利条件。M31和银河系在质量、大小以及哈勃类型等方面都非常相似，因此对M31的研究有助于对银河系形成和演化历史的理解。我们将利用美国MMT 6.5米望远镜，Bok2.3米和国家天文台兴隆观测站LAMOST和2.16米等望远镜，对M31中球状星团进行系统性的测光及光谱研究。利用MMT、LAMOST和2.16米望远镜观测的光谱得到Lick谱指数和Bok观测的谱能量分布来拟合SSP模型，从而得到这些星团的年龄、[Fe/H]和[α/Fe]。星系中球状星团的年龄可以限制M31的形成时间，金属丰度可以反映星系形成时的金属丰度，[α/Fe]为星系的形成和演化提供很好的线索。

在本项目的执行过程中，项目组成员对仙女座星系(M31)中的球状星团系统进行了多方面的观测研究，这些研究对于研究M31星系的形成和演化有非常重要的发现和认识，在执行期间，项目主持人发表第一作者论文4篇，两位项目参与者各发表1篇第一作者文章，另外还有项目合作文章6篇，共12篇论文。具体的情况如下：.1. 首先在这三年中，我们申请了国家天文台兴隆观测站2.16米望远镜每年3-6天的观测时间，对M31星系晕中距离星系中心从4-117kpc的球状星团进行了光谱观测，获得了20多个星团的光谱，测量了所有的lick谱指数，结合星族合成模型拟合了星团的年龄，我们发现几乎所有的星团都老于100亿年，金属丰度都比较贫，绝大多数[Fe/H] < −1 dex，反映这些星系晕中的星团基本上是星系早期形成的时候形成的。对于25kpc之内的星团，存在一个很浅的金属丰度梯度，但是如果考虑包括整个晕里的星团，就似乎看不到这个金属丰度梯度。 .2. 我们利用美国MMT 6.5米望远镜，对M31中球状星团进行了系统性的光谱观测，得到了共二十多条中等分辨率的高信噪比光谱，通过计算Lick谱指数拟合SSP模型，从而得到这些星团的年龄、[Fe/H]和[α/Fe]，数据基本处理完成，文章正在撰写，即将发表。.3. 利用Massey et al. (2006)的4m望远镜观测资料，对M31的球状星团进行测光分析，我们发现有一半的星团年龄都小于20亿年，说明M31还存在一定的恒星形成活动，年轻星团和星系的盘空间相关，年老的星团和星系的晕和bulge相关。.4. 我们利用 Fan et al. (2010) 中的测光资料对三种不同的星族合成模型（BC03, GALEV, BS-SSP）进行拟合并进行比较，我们发现BC03模型拟合出的年龄相对最轻，金属丰度最低，BS-SSP模型拟合出的年龄最老，星团质量最高。