MaNGA巡天中恒星形成星系的尘埃消光和金属丰度

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本文通过研究近邻宇宙中的恒星形成星系(SFGs)的形成和演化历史,来增进我们对星系演化的认识。我们借助MaNGA积分光谱巡天中大样本的空间分辨的SFGs,研究其尘埃消光曲线形状,以及局部质量面密度、金属丰度、恒星形成率面密度之间的关系。本文前半部分研究近邻宇宙星系尘埃消光曲线,它对于理解星系的尘埃演化以及星族性质起着关键作用。尘埃消光曲线由尘埃颗粒的大小分布以及化学构成所决定,它们二者对于星系演化的物理过程起着调节作用。尽管尘埃消光曲线的研究已经取得大量进展,但对于SFGs消光曲线的研究还由很多待解决的问题。比如:消光曲线形状是否与星系的物理、几何性质(大小、恒星形成率、Hα等值宽度、恒星质量和轴比等)有某种联系?不同星系的局部和总体消光曲线形状有怎样的差异?我们通过分析MaNGA巡天中157,000条光谱,给出近邻宇宙SFGs恒星形成区的可见光波段的平均尘埃消光曲线。对于1.1≤Dn(4000)<1.3的光谱,我们计算得到的平均消光曲线不依赖于Dn(4000),且与近邻星暴星系和普通恒星形成星系的消光曲线相似。我们进一步研究了恒星形成区的平均消光曲线的形状是否、如何随星系局部及整体物理性质变化。对于1.2 ≤ Dn(4000)<1.3的光谱,我们发现其平均消光曲线形状与星系局部或整体性质的无关。然而,对于更年轻的星族(1.1≤Dn(4000)<1.2),低恒星质量面密度、低恒星形成率面密度、处于星系外围或较大质量星系中的恒星形成区倾向于具有更平的消光曲线。这些结果表明使用单一的消光曲线去修正所有类型的恒星形成区的尘埃消光有明显风险,尤其是对于具有较年轻星族的星系。本文后半部分研究了星系的质量面密度-金属丰度关系(MZR)和金属丰度基本平面(FMR)。星系的气态氧丰度由星系的恒星形成率(SFR)以及外流共同决定,前人研究表明星系的质量和金属丰度有很紧密的相关关系,即MZR,但也存在着一些争议性的问题:为何SFR与金属丰度关系在大质量和小质量星系中有不同?大质量星系和小质量星系是否具有相似的MZR?FMR中是否包含SFR?我们研究MaNGA巡天中1120个SFGs的气态金属丰度(Z)、局部恒星质量面密度(Σ*)和局部恒星形成率面密度(ΣSFR)之间的关系。我们发现对于给定的∑*,由N2方法和O3N2方法得到的Z随着ΣSFR减小而增加。对于给定ΣSFR,Z随着∑*增加而增加,该关系在大质量端变平。但是使用N2O2和N2S2方法得到的金属丰度对于ΣSFR的依赖性几乎消失。我们分别分析了各方法得到的局部金属丰度与ΣSFR的关系,发现正/负相关关系取决于金属丰度定标方法的选择。我们分析表明对于给定局部质量面密度,O32(电离参数探针)与SFR相关,并且对于高、低质量面密度区域,关系相反。Σ*-Z-ΣSFR关系(FMR)的形状依赖于金属丰度定标方法和所考虑的星系质量范围。我们认为MZR是否与SFR有关与金属丰度定标方法的选择有关。
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