《天体物理概论》3 e.ppt
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1、椭圆星系,特征:圆、平滑分布; 除中心外没冷气体、没有盘 很大的光度范围、光聚集度 Oblate, triaxial 大:三轴, 慢转动 小:扁球型、相对快转动、 中心高密恒星cusp 非平衡态,弛豫时标比Hubble时标长得多,形成时候的一些特征留下来,5.1 测光,椭圆星系 明亮 巨: LL*, L*=2 1010L 中等大小:L 3x109L, MB -18. 矮: L3x109 L 等亮度线很接近椭圆,椭率e=1-b/a, 依椭率分子类:En, n=10e,倾角有关 面亮度分布用Sersic模型拟合:,b取值使Re内一半光度,n1, b1.999n-0.327. n=1, 指数律,盘星
2、系; n=4, de Vaucouleurs law,面亮度比盘星系更中心集中,中心I=2000 Ie 积分光度,NGC 5846,ZW 159-89,EFAR J16WG,NGC 4478,n=4与n=1比较,点为矮椭圆星系的值,de Vaucouleurslaw,推广: sersic 轮廓,高分辨观测,一些有core, 另一些中心cusp:中心cusp结构恒星密度n(r)r-, 1.,Core E,Cusp. In intermediate/low-lumin E,从二维的面亮度分布能不能给出一些三维的光度密度(j(r)信息? 在一般情况下不可能,只在具有一定特殊对称条件下可以. I(R)
3、圆对称, j(r)可能球对称,这种情况下: 一般I(R)包含误差的情况下, 不能直接用上式, 而要用其他办法反解出j(r), 如Richardson-Lucy方法.,2-维和3-维的关系,如果I(R)非轴对称,j(r)不会球对称, 但可能是轴对称, 如果视线线方向与对称轴垂直,可以给出与球对称类似的式子; 对倾角(视线与对称轴的夹角)i90, 不能从I(R)给出j(r).,椭圆星系的形状 假设有对称轴,扁椭球,等密度面投影的轴比,看x-z平面视线与椭圆 相交点T的投影长度,或写成,对于长椭圆类似做, 可以得到:,投影不会比实际的看起来更平。 随机取向, 轴比分布,BB/A 近似均匀分布。 旋涡
4、星系和S0: q分布在q=0.2, 均匀 B/A0.2; q0.1很少见很少B/A0.1,椭圆星系, 投影没有比E7更平, B/A-20, q0.75; MB-20, q0.85,扁和长球模型都不对, =0少了, 要有三轴模型,如果实际轴比为=B/A 1, 有一定的分布, q的分布: 对扁椭球,对长椭球:,三轴对称星系,等光密度面投影后的等光强面是椭圆,其方向和轴比(q)与视线方向有关和A,B,C有关. 如果B/A,C/A随半径变化,等光亮度线就会扭.,等轮廓线与椭圆的偏离: 等亮度面椭圆方程:,偏离椭圆很小时,与椭圆的距离写成,a3,b3很小, egg-shaped b4一般很小, a4描写
5、boxy, disky.,a40,a40,Boxy galaxies Isophote twist Luminous ellipticals Strong radio and X Slow rotation,Disky galaxies oblate mid-sized ellipticals Less luminous in radio/X fast rotation,5.2 恒星运动,测量方法,恒星的吸收线,吸收线本身比较宽。与光谱模板比较,给出谱线轮廓加宽/线心移动 恒星光谱 Fi,*(), 视线方向上的速度分布f(x,y,vz), 星系的光谱,一般来说,星系光谱包含多种恒星,不同恒星谱
6、线宽度不同,需要把不同恒星加起来。一般不能直接反演出f(x,y,vz),须对f(x,y, vz)做一定的假设, 最简单,有几类解法: 1、Fourier商方法:利用Fourier变换把卷积直接相乘,但实际应用困难,噪声,高频成分。 2、交相关方法:,交相关函数的峰值位置反映Vr, 而宽度和谱线宽度有关(恒星的吸收谱宽度和速度弥散)。 3、对于参数形式f(vz), 可直接拟合,大椭圆星系,系统速度比随机速度小得多,其他问题: 光谱分辨率:模板和星系的光谱相同 模板匹配问题:恒星的成分或者一类恒星贡献为主 速度的非高斯分布:矩形式Gauss-Hermite多项式,Hk是多项式,中 前系数,或者更简
7、单,3,4级矩 Skewness (k=3), 不对称性 Kurtosis (k=4), 尖峰/钝 Gaussian分布, skewness和kurtosis为零,Faber-Jackson关系:,更好的关系, 基本平面:,Faber-Jackson和基本平面关系,Faber-Jackson关系类似于Tully-Fisher关系, virial化的系统,星系的质光比为常数,不同的星系如果Sersic指数相同:,M/L=const Ie=const,L4,从基本平面关系:,质量大的星系质光比大! 但n是否与光度有关?,Evolution of FP of Es,Geha et al. 2002,
8、M32,CSN,椭圆星系,弛豫时标比宇宙年龄长,但光滑形状。起源violent relaxation. 引力势整体随时间的演化,如不均匀塌缩, 轨道混合。速度各向异性,表明混合不完全: triaxial, dynamic decoupled core (NGC 1399)中心转动方向与外面不一致? 沿短轴有速度梯度 triaxial,triaxial,最简单的三轴势,三轴谐振子:,其中 ,对应的物质分布,,for,椭球内的势。该势中x,y,z,三方向上独立振动. 一般不闭合轨道。轨道分成三类:loop, boxy, chaotic orbits: 三个孤立解析积分常数(张量维里定理),与A,B
9、,C关系复杂,定性哪个大?,三轴星系恒星的轨道,loop 类似Lz-不变, 沿长或者短轴稳定,Lx,Ly振荡 Chaotic +Plummer aP=0.1,M=0.2. 中心势对称,破坏boxy orbits,boxy 通过中心,Lz振荡,Phase,y=0(0)的截面,参考书: Binney & Tremaine Galactic Astronomy, Ch.3,5.3 星族和气体,光谱老年恒星特征,没有年轻的恒星1-2Gyr, 2M, 主要光度巨星贡献。中心金属富,大星系红,小星系蓝 小星系:年轻恒星或者金属贫,光谱颜色和星族年龄。发射线 E+A星系:恒星形成突然停止。E+A的数目星系形
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