大质量星系和小质量星系的形成与演化

Massive and dwarf galaxies are two types of objects targeted by current galaxy formation theories. In this project we will study the　formation and feedback processes of these objects as the following, 1)using SDSS III and IV, ESO VIPERS redshift survey and CFHT Large Area u-band Deep Survey (CLAUDS),we will measure the stellar mass, star formation rate, and other physical properties of galaxies from redshift z=0 to z=3 with the same stellar population synthesis model fitting. Combining the hierarchical model of structure formation, we will study the contributions to the growth of massive galaxies from the star formation and from the merger of galaxies; 2) We will measure the stellar formation history of dwarf galaxies in our Galaxy and in our Local Group based on the color-magnitude diagram and their metalicities from high resolution stellar spectra. Combining the hierarchical structure formation and the theories of supernovae explosion and energy production, we will study the inflow and outflow of cold gas, the properties of hot gas, chemical evolution of the dwarf galaxies. Based on the study, we expect to construct a self-consistent model for the formation and evolution of dwarf galaxies. Because the observational features of keV sterile neutrinos are manifested in the observational properties of dwarf galaxies (warm dark matter), we will use the observational data of dwarf galaxies to test models of warm dark matter.

大质量星系和小质量星系是星系形成研究的重要对象。本项目将通过两个方面研究大质量星系和小质量星系的形成和反馈过程：1）我们将利用斯隆巡天III、 IV、欧洲VIPERS巡天和CFHT大面积u波段深度巡天等，采用统一的星族合成光谱能量分布拟合的方法，测量星系的恒星质量和恒星形成率；结合宇宙结构等级成团理论，对大质量星系质量增长的并合贡献和恒星形成贡献分别做出估计；2）我们将利用银河系的卫星矮星系和本星系群的其他矮星系由颜色－星等图得出的恒星形成历史及高分辨恒星光谱得出的元素丰度观测数据，结合结构形成的等级成团理论及超新星爆炸和元素产量的模型，了解冷气体的内落和外流、相关热气体的物理性质、以及矮星系内气体的化学演化，从而建立矮星系形成和演化的具体模型。我们还将通过数值模拟检验质量为keV量级的惰性中微子作为温暗物质对本星系群中矮星系的数目及其内部结构的影响。

围绕大质量星系和小质量星系的形成与演化这一天体物理的前沿问题，我们对宿主暗物质晕、大质量星系的观测性质和观测方法、银河系质量和恒星重元素合成机制等开展了研究。从高精度数值模拟出发，研究了星系宿主暗晕和宿主子晕的一些基本性质，我们给出了子暗物质晕的普适空间分布模型、暗晕偏袒对暗晕性质和环境的依赖关系，提出了精确普适的子暗物质晕的径向轨道分布函数，首次对暗晕速度偏袒因子开展精确测量等。从多波段、深度照相巡天和光谱巡天出发，对大质量星系开展了光谱能量分布（SED）、谱线亮度、图像和周边环境的分析，结合高精度流体模拟，发现中等红移处大质量星系恒星形成主要由星系并合所致；发现占所有大质量星系的2-3%的星系是盘星系，它们在过去45亿年左右没有主并合，处在相对较小的暗晕内并正在形成恒星；发现了一个巨大的红盘星系，对现有星系理论提出挑战；发现OII条件光度分布函数是普适的，并应用这个普适公式为PFS巡天的宇宙学巡天开展光谱观测目标源的选择方法研究。研究大尺度结构分析的精确测量方法，发展了测量星系红移空间功率谱的方法，提出了一套解决大型红移巡天光纤碰撞的新方法，发现了径向选择函数的近似考虑在下一代红移巡天成团分析中存在潜在的风险。发展了一套从卫星星系的运动学数据精确测量银河系质量（包括暗物质和重子物质）和质量径向分布（即密度因子）的新方法，将之应用到GAIA 28个卫星星系观测数据，得到了银河系的质量和密度因子的精确测量结果。提出了新型的重元素核合成机制和天体环境，并用来解释早期宇宙的化学演化以及银河系中贫金属星的重元素丰度。共发表标注论文24篇。培养博士后4人，其中前3位已经出站；培养博士生5人，其中1人已经毕业。