从大尺度结构到星系形成.doc

从大尺度结构到星系形成本文利用SloanDigitalSkySurvey（SDSS）结合目前星系形成的半解析模型研究不同类型星系的空间分布和速度分布的统计性质。全文分为七章。第一章简要介绍相关的背景知识，包括结构形成和星系形成的理论模型、以及如何用星系红移巡天检验这些模型。第二章利用SDSSDR2研究了星系成团性与各种物理性质之间的依赖关系。星系的恒星质量越大则成团性越强，这种依赖性对亮于L^*的星系尤为显著。颜色较红、4000（?）跃变较大、结构较致密、表面恒星质量密度较大的星系较易于成团，这种区别在小尺度上和对低质量星系而言尤其显著。在固定的恒星质量，成团性对颜色和4000（?）跃变的依赖性可持续至很大尺度，远远超过暗物质晕的大小；对致密度和表面恒星质量密度则看不到这种大尺度上的依赖性。在小尺度上，“年轻”星系(1.1＜D₄₀₀₀＜1.5)的成团幅度保持常数，对“年老”星系(D₄₀₀₀＞1.5)则随年龄快速上升。相比之下，小尺度成团幅度和致密度之间的依赖关系对盘主导的星系（C＜2.6）而言最为强烈。这表明，需要用不同的物理过程来解释环境对星系结构和星系的恒星形成历史的影响。第三章研究星系的相对速度弥散（PVD）。所使用的样本和所考察的物理参量与第二章相同。星系在小尺度上的PVD随着光度增加而减小，在L^*之后则转而上升，证实了Jing和B（?）rner基于2dFGRS给出的结果。颜色较红、4000（?）跃变较大、结构较致密、表面恒星质量密度较大的星系在所有尺度上和在所有光度或质量上都表现出较大的相对速度。星系PVD对最近恒星形成的依赖强于对结构的依赖，在小尺度上和对暗星系而言尤其如此。具有最红的颜色、高表面密度和中等致密度的星系有最大的PVD，表明这些星系在最强的引力场中运动。富星系团中的暗红星系是造成小尺度PVD在暗光度端增大的原因。为了正确地将上述观测结果与理论模型进行比较，第四章用Kang等人和Croton等人的半解析模型星系表构建了一系列与SDSSDR4有相同选择效应的模拟样本。第五章分析了这些模拟样本并与SDSSDR4的观测结果比较，证实目前的星系形成模型不仅可以重现星系空间分布与光度的依赖关系，还可以重现速度分布对光度的依赖，尽管理论预言和观测结果之间仍存在细微差。