現(xiàn)代的標(biāo)準(zhǔn)冷暗物質(zhì)宇宙學(xué)認(rèn)為,宇宙的結(jié)構(gòu)是等級(jí)成團(tuán)式的——星系與星系之間在引力作用下慢慢聚集起來,逐漸形成更大尺度的結(jié)構(gòu)。因此,在我們的宇宙中,星系與星系之間成群結(jié)隊(duì)是十分常見的。我們的銀河系就位于一個(gè)被稱為本星系群的星系群中。
由于宇宙非??諘?,在一般的星系群之中,成員星系之間的距離遠(yuǎn)大于星系自身的尺度。然而有一類星系群卻非常特殊,它們的成員星系緊密地靠在一起,這樣的星系群被稱作致密星系群。歷史上最先確認(rèn)的致密星系群是著名的斯蒂芬五重奏(參見圖1)。在致密星系群中,成員星系將通過引力不斷將對(duì)方“撕扯”,在一通復(fù)雜而華麗的群(魔亂)舞之后,最終合并形成為一個(gè)巨大的橢圓星系。
圖1:著名的致密星系群---斯蒂芬五重奏的圖像。
除了最下方的NGC 7320是無關(guān)的前景星系外,該星系群由中間的三個(gè)星系(NGC 7319,NGC 7318A,NGC 7318B)和左上角的NGC 7320C及右下角的NGC 7317共同構(gòu)成。
密星系群中星系之間存在復(fù)雜的相互作用過程,是研究星系并合和演化的理想場(chǎng)所。致密星系群是星系演化過程中所處的一種特殊而短暫的狀態(tài)。對(duì)應(yīng)于這種短暫轉(zhuǎn)態(tài),致密星系群在觀測(cè)中并不是非常常見。另外一方面,建立致密星系群的完備樣本,并研究其隨著時(shí)間的演化對(duì)理解星系的成長(zhǎng)具有十分重要的意義。
近日,上海天文臺(tái)博士研究生鄭云亮在導(dǎo)師沈世銀的指導(dǎo)下,基于斯隆數(shù)字巡天計(jì)劃(SDSS)和郭守敬望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)巡天數(shù)據(jù)建立了目前為止最大的致密星系群樣本。目前該工作已經(jīng)被《天體物理學(xué)研究增刊》(ApJS)正式接收。
“要想完全無誤地證認(rèn)致密星系群需要所有成員星系的光譜觀測(cè),從而可以測(cè)定出成員星系到我們的距離,避免將一些由于投影效應(yīng)表現(xiàn)為聚集在一起但實(shí)際上并不在一起的星系認(rèn)證為致密星系群?!眮碜陨虾L煳呐_(tái)的沈世銀研究員表示。
目前,由于光纖光譜技術(shù)的發(fā)展,具有光譜紅移(距離)測(cè)量的星系樣本數(shù)大大提高,比如斯隆數(shù)字巡天中具有紅移測(cè)量的星系樣本數(shù)達(dá)百萬量級(jí)。但是,對(duì)于致密星系群來說,由于星系成員非常靠近,又由于光纖光譜觀測(cè)技術(shù)中普遍存在的光纖碰撞效應(yīng),要想得到所有成員的光譜測(cè)量還是非常困難的。
在我國(guó)主導(dǎo)的郭守敬望遠(yuǎn)鏡巡天中,有一個(gè)重要的觀測(cè)樣本就是對(duì)斯隆數(shù)字巡天中由于光纖碰撞而沒有光譜觀測(cè)的星系樣本進(jìn)行補(bǔ)充觀測(cè)。因此,結(jié)合斯隆數(shù)字巡天和郭守敬望遠(yuǎn)鏡巡天的觀測(cè)數(shù)據(jù)可以最大程度上發(fā)揮光譜觀測(cè)數(shù)據(jù)的效率,并開展致密星系群相關(guān)的研究工作(參見圖2)。
圖2:一個(gè)典型的結(jié)合斯隆數(shù)字巡天和郭守敬望遠(yuǎn)鏡巡天數(shù)據(jù)證認(rèn)的致密星系群。其中白色圈出來的星系是由斯隆數(shù)字巡天提供的光譜觀測(cè),紅色圈出來的星系光譜則是由郭守敬望遠(yuǎn)鏡巡天提供。
該樣本包含6100多個(gè)致密星系群,19000多個(gè)成員星系。對(duì)于該致密星系群樣本而言,有超過1200個(gè)成員星系的光譜由郭守敬望遠(yuǎn)鏡巡天的補(bǔ)充樣本提供,使得1100多個(gè)致密星系群的樣本得以完備。
“該研究不僅包含了已經(jīng)證認(rèn)的致密星系群樣本,還包含了未來潛在可證認(rèn)的致密星系群的候選樣本,并可在郭守敬望遠(yuǎn)鏡的后續(xù)觀測(cè)中得到進(jìn)一步證認(rèn),可以說是致密星系群樣本相關(guān)研究工作中的重要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)?!痹摴ぷ鞯牡谝蛔髡?、上海天文臺(tái)的博士研究生鄭云亮說。
除此之外,基于該最大致密星系群樣本的物理和統(tǒng)計(jì)性質(zhì)的研究也正在進(jìn)行中。初步研究結(jié)果表明,致密星系群中的星系相比于普通星系群存在顯著差異,這種差異不僅起源于致密星系本身的特殊局域環(huán)境,還與致密星系群自身所處的更大尺度上的環(huán)境有關(guān)。也就是說,星系的演化和其不同尺度上的環(huán)境都有密切關(guān)系。