成果名称: 羟基脉泽寄主星系的红外特性研究
完成单位: 广州大学,湖南人文科技学院
主要人员: 张江水,王金,郭仟,邓改革,李海坤
介绍:

    1、 课题来源与背景: (1)课题来源 项目课题《羟基脉泽寄主星系的红外特性研究》于2014年获国家自然科学基金委员会批准立项为面上项目,课题编号为:11473007。 (2)课题背景 脉泽, 即在微波波段被放大的受激辐射。天体脉泽由于其明亮、致密等特点,已成为当前射电天文非常活跃的研究领域之一,是国际上许多已建成和正在建设的大型射电望远镜的主要科学目标之一。 羟基(OH)分子超脉泽是目前发现的两种主要分子超脉泽之一。从1974年首次在河外星系中被检测以来,已经在120个河外星系中检测到羟基脉泽辐射,其中超过90%为超脉泽,即其各向同性脉泽辐射光度大于10 个太阳光度。观测显示,羟基超脉泽寄主星系几乎为亮红外星系,甚至为极亮红外星系,且其检测率随着星系红外光度增加而增加,在极亮红外星系中的检测率达到约三分之一。但在大多数亮红外/极亮红外星系中并没有检测到羟基脉泽辐射,这意味着红外辐射可能不是产生羟基超脉泽的唯一条件。光学成像观测显示高红外光度的星系常呈现星系并合或相互作用特征,因而, 羟基超脉泽被认为与星系并合相关联。然而,我们对羟基超脉泽的认识仍然是表象的,有许多核心问题并没有很好地认识。 首先,尽管羟基超脉泽寄主星系为亮/极亮红外星系,但大多数亮红外/极亮红外星系中并没有检测到羟基脉泽辐射。这意味着红外辐射可能不是产生羟基超脉泽的唯一条件。其次,羟基超脉泽的抽运机制仍然需要进一步深入。羟基超脉与亮红外星系成协,其抽运应来自于红外抽运,不少理论数值计算结果也给予了支持。然而红外辐射的来源也是不明确的,是活动星系核,还是星暴活动,或者两者都有贡献?如何衡量脉泽抽运效率?哪些因素影响抽运效率?此外,超脉泽寄主亮红外星系是否属于某一特殊类型星系,是否这些寄主星系具有某种独特的性质?这些都是十分重要而未解决的问题。 早期的相关工作只是对小样本羟基超脉泽星系的IRAS、Spitzer卫星红外测光数据进行了分析。随着WISE,AKARI,Herschel等先进红外卫星的大量观测资料的释放,为我们对整个羟基超脉泽星系样本的多波段红外特性的统计研究提供了很好的条件。

    2、 研究目的与意义: 1)系统分析获得羟基超脉泽寄主星系的红外特性;对比综合分析脉泽与非脉泽寄主红外亮星系的红外特性,探索研究脉泽寄主红外亮星系可能的内禀特性,脉泽辐射与寄主星系红外辐射间的内在联系,探讨羟基超脉泽产生的物理机制等; 2)为将来脉泽搜寻提供好的指导。脉泽是将来一系列的先进射电望远镜的重要观测、研究对象之一。如我们国家已建成的500 米口径的FAST 望远镜,羟基脉泽是其主要的观测研究对象,同目前最大的单天线射电望远镜Arecibo 相比,FAST 灵敏度更高(~3 倍),可观测天区范围更大(~2-3)倍。我们的研究结果将为新望远镜(如FAST)脉泽搜寻的选源工作提供重要参考。

     3、 论点与论据: 获得羟基超脉泽源的多波段红外特性:短波长(3.4和4.6μm)中红外光度大的亮红外星系中,羟基超脉泽比率很低;羟基脉泽星系倾向具有更大的的谱指数,羟基脉泽星系的光谱更陡(8μm 24μm),羟基脉泽光度与中红外24μm的光度存在较弱的正相关,间接支持羟基脉泽辐射的远红外辐射抽运机制。羟基脉泽星系的远红外光度大于非羟基脉泽星系;脉泽星系的远红外光度和脉泽辐射有较强的正相关。 申请并获得Arecibo望远镜的观测时间,开展羟基超脉泽的搜寻:基于上述我们的分析结果,我们选择了一个类星体样本源,开展了羟基超脉泽的搜寻。对一个已知脉泽源进行了证认观测,并发现了几个疑似超脉泽源,进一步对比分析了我们样本源和已知脉泽源的光学、近红外等特性。

     4、 创见与创新 主要创新如下:1)结合分析各个红外卫星(JHK、2MASS、WISE、Spitzer、AKARI、Herschel)观测资料,获得了整个羟基超脉泽星系的各个红外波段的观测特性;2)基于上述分析得到了羟基脉泽星系的独特性质,为后续利用国内FAST望远镜开展羟基超脉泽搜寻提供了选源标准;2)基于我们的分析结果,申请并获得Arecibo望远镜的观测时间,开展了羟基超脉泽的试搜寻,这为后续FAST望远镜开展超脉泽巡天选源积累了经验。

    5、 社会经济效益,存在的问题: 完成论文 15 篇,其中已经发表的有13篇(第一或第二标注),包括 11 篇期刊论文和 2 篇国际会议文章。项目执行期间,积极开展国际学术交流,项目组成员 5 人次应邀参加国际会议,并做报告;8人次赴德国Effelsberg、西班牙IRAM30、美国JCMT等地开展天文观测;多次申请并获得国际ARO、SMT、IRAM等先进望远镜的观测时间,并成功开展了远程观测;邀请德国马普研究所C. Henkel博士、俄罗斯乌拉尔大学J. Nakashima教授、A. Sobolev教授等来访;项目组成员赴美国夏威夷、奥地利维也纳参加国际天文大会,并做口头报告;赴意大利、越南参加国际学术研讨会,并做报告;主办了一次国内相关领域的研讨会,超30人次参加了国内学术会议;3次赴上海天文台等举办的暑期学校授课。人才培养方面,培养硕士研究生 6 名,其中1人被德国马普国际学校录取攻读博士学位;吸引了各年级本科生参加课题组的研究工作,累计超过15人,为天文研究队伍的壮大打下好的基础。

    6、 历年获奖情况: 无。

批准登记号:
登记日期: 2020-10-23
研究起止时间: 2015-01-01至2018-12-31
所属行业: 科学研究和技术服务业
所属高新技术类别:
评价单位名称: 国家自然科学基金委员会
评价日期: 2019-03-26