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天体物理中心研究团队在星系重生机制研究中取得系列进展
2026年05月14日  

6776永利集团天体物理中心郝彩娜、郭蕊、夏晓阳和合作者们在大质量盘星系“重生”机制研究方面取得两项重要进展。相关成果分别以“Are High-Σ1Massive Blue Spiral Galaxies Rejuvenated Systems?”和“Why Are Some Optically Red Spirals Near-ultraviolet - r Blue?”为题,发表于国际知名期刊《天体物理学报》(ApJ, 2024, Vol. 968, 3;ApJ, 2026, Vol. 1001, 75)。

星系淬灭后能否重新点燃恒星形成(即“重生”)是星系演化研究的前沿问题。该团队基于斯隆数字化巡天(SDSS)及其MaNGA积分视场光谱、GALEX紫外观测等多波段数据,系统揭示了大质量(M*> 1010.5M)红色盘星系的两种重生模式,并指出气体角动量是决定重生主要发生在中心还是外围的关键物理量。

第一项研究聚焦于具有极高中心恒星质量面密度(Σ1> 109.4Mkpc-2)的蓝色盘星系。通过空间可分辨的星族与恒星形成性质分析,发现约55%的高Σ1蓝色盘星系中心显著更年轻、α/Fe增丰更小,且其Hα速度场表现出明显的运动不对称性。光学形态与运动学证据表明,棒结构或星系相互作用使气体失去角动量输送至中心,触发“中心重生”。这些星系的中心比恒星形成率虽高于对照样本,但未达到星暴模式,表明当前恒星形成并非构建致密核心,而是核心形成之后的二次点火。

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图1.光度加权的年龄梯度分布(左图)和Hα速度场不对称性与年龄轮廓的关系(右图)。

第二项研究针对光学u-r颜色为红色、但近紫外NUV-r颜色为蓝色的大质量盘星系。NUV对年轻恒星极为敏感,该类星系的NUV辐射主要分布在外盘区域(1–3倍有效半径),而内盘及中心仍保持红色。在给定盘质量下,其光学盘尺寸比完全淬灭的红色对应体平均大20%。这是外盘通过新生恒星实现“二次增长”的直接证据。深场光学图像显示,这类星系常表现出相互作用或并合特征,且HI探测率与普通蓝色盘星系相当。高角动量气体在外盘吸积并触发恒星形成,形成“外围重生”。

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图2. NUV-r颜色轮廓(左图)和光学盘的尺寸-质量关系(右图)。

两项工作共同揭示了星系“死而复生”的完整图景:大质量星系在早期形成致密核心并淬灭后,仍可通过后期气体吸积或相互作用,依据气体角动量的高低分别实现中心或外围的恒星形成重启。这为星系演化模型提供了关键的观测约束。

6776永利集团为两项工作的第一完成单位。郝彩娜研究员为第一篇论文的第一兼通讯作者及第二篇论文的通讯作者,青年教师郭蕊博士为第二篇论文的第一作者。合作者包括6776永利集团夏晓阳研究员,南京大学施勇教授、陈燕梅教授和顾秋生教授,中国科学院国家天文台葛均强副研究员和王岚副研究员以及河北师范大学冯帅副教授。研究得到了国家自然科学基金(12141301、12403015)、国家重点研发计划(2022YFA1602901)及中国载人航天工程科学应用项目(CMS-CSST-2021-A04、A07、B02)的资助。

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