原初星系团的形成与演化研究

The nearby galaxy clusters and their high redshift progenitor -- Proto-Cluster (PC, for short), are high-density regions in the universe, within that large number of galaxies have proven its very importance for studying galaxy evolution. Many PC samples have been discovered in the recent deep field surveys. The study of galaxies in PC also brought us new challenges to reconcile the new data and current theory. The major scientific goal is to verify whether PC will be virialized into a cluster. The only feasible approach of answering this question is to study their evolution by numerical simulations. Applying the semi-analytic model to the large volume cosmological simulations is by far the best plan. We will study on the two parts as followings: (1) the physical differences between PC samples in observations and simulations, as well as the evolution history of PC (2) the stellar mass function and star formation rate of PC galaxies, which would constrain galaxy formation models at high redshift. We believe that the investigations of PCs would help us to understand their final fate, and provide the guidance in identification of PCs from observations.

近邻宇宙中的星系团及其在高红移的前身——原初星系团(Proto-Cluster，简称PC) ，处于宇宙中的高密区域，其中聚集了大量星系，是研究星系演化的重要场所。最近几年人们利用深场巡天数据获得了不少PC样本，并对其中星系性质进行了研究，发现与目前现有模型存在显著差别。其中一个主要科学问题是如何判断观测上的PC是否最终会并合并维里化。这个问题观测本身不能回答，只能借助数值模拟才能给出其演化历史。大体积的数值模拟和星系形成半解析模型是研究PC演化的最佳手段。本项目拟开展两方面研究：（1）讨论观测中PC样本与模拟样本之间物理性质的区别，研究其演化历史。（2）研究模型中PC内星系质量函数和恒星形成率，并与最新观测比较，限制高红移星系形成模型。本项目研究将有助于我们判定观测中的PC将最终如何演化，对其搜寻提供一定的理论指导。

原初星系团是近邻宇宙中星系团的高红移前身，处在宇宙的高密区域，是研究星系形成的重要场所。近年来随着观测手段的提高，有大量的原初星系团被发现。研究其中的星系性质，发现与现有星系形成模型有显著差别：一方面很难从现有模拟中找到类似极高密区，另一方面区域内的恒星形成率远高于理论模型。针对这个问题，本项目利用大规模数值模拟结合星系形成半解析模型，研究原初星系团的形成与演化，大致包括两个方面:1.有效的搜寻原初星系团的方法；2.原初星系团中星系的恒星形成活动的演化。我们在模拟中研究了不同示踪物对宇宙高密区域的偏差，探索了利用HI寻找高密区域的可能性；我们研究了近邻宇宙中拥有高恒星形成率的星系团，发现最近吸积正在恒星形成的卫星星系是主要原因；我们还研究了星系群/团内卫星星系分布的问题，发现最近吸积一个较大的卫星星系会带来更大的质量和更多的卫星星系；我们研究发现大尺度环境会影响星系团内红蓝星系的对齐方式；我们还研究了星系AGN反馈对超大质量中央星系的影响，发现当前流行的核球-黑洞共同演化理论可能需要进一步完善，也提出了继续寻找这类星系中其他重子成分，特别是星系周边是否存在热气体的必要性。这些发现对我们理解原初星系团如何演化为当今的星系团以及如何搜寻原初星系团有着十分重要的作用。