国家基础学科公共科学数据中心“宇宙学数值模拟数据库”助力M101星系的卫星星系研究

2022-07-18阅读 86 锐共享我要关注

近期，国家基础学科公共科学数据中心“宇宙学数值模拟数据库”在英国影响力比较高的天文期刊-英国《皇家天文学会月报》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上发表一项研究成果：The formation of M101-alike galaxies in the cold dark matter model，该成果由中国科学院紫金山天文台完成。

这项工作基于星系形成的半解析模型，揭示了M101星系中特殊的卫星星系分布的形成原理。值得注意的是M101是一个类似银河系的星系，对她的研究也有助于我们理解自己所居住的银河系的形成和演化情况。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/mnras/stab2621

图1. M101星系，来自哈勃望远镜-百度百科

M101是银河系附近的一个盘星系，在天球上位于大熊座尾巴的位置，距离我们大约6.4Mpc。前人研究发现，M101系统内的第三个卫星星系与第四个卫星星系的光度分别为-15等和-9.6等，两者之间存在5.4等的光度差，这个光度差远大于其他类似的系统，很不寻常。

针对M101卫星星系存在的巨大光度差，中国科学院紫金山天文台的研究人员利用L-Galaxies半解析模拟对此进行了研究。该项在与模拟数据对比中发现，M101卫星星系中如此大的光度差在模拟中也十分不寻常（<1%），其大小远大于一般星系，并且所在光度区间比其他星系更暗。图1中是在一定的标准下对比了M101与模拟星系，其中每个色块内的数字代表这个区间内模拟星系的数量，以及在总的模拟数据内占比，星号代表M101所在的区间。形成这种巨大光度差的原因是，这两个星系在落入M101所在范围之前，其本身已经存在非常大的差别，而在之后的演化中没有改变这二者间的光度差。

图2 数值模拟展示的光度差的可能性分布

研究还发现，像M101星系中的这种巨大的光度差并非稳定存在，一般是在几十亿年内形成，并且会在后来的几十亿年后消散。图3中表示模拟数据里卫星星系光度差的演化趋势，通过红移与时间的对应关系可以算出星系内光度差的演化时标。中间的子图是与卫星星系光度差相对应的暗物质晕质量演化趋势，一般来说，卫星星系光度差的增长与暗晕质量的快速增加有关。

图3星系性质参数的红移演化

该研究的第一作者是紫金山天文台博士研究生张大力，指导教师是浙江大学康熙教授。该工作得到了国家自然科学基金NSFC和中国科学院紫金山天文台宇宙学数值模拟数据库Cosmology simulation database (CSD)等的支持。

张大力博士（左）与导师康熙（右）

（来源：国家基础学科公共科学数据中心）

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