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星系团是宇宙中最大的自引力束缚系统,它示踪了宇宙大尺度结构的“骨架”,由于其演化极其缓慢,它的内部蕴含了大量宇宙早期的信息,因而是我们了解宇宙起源和大尺度结构形成与演化的“活化石”。此外,星系团还是星系间相互作用共同演化的重要场所,因此它也为我们研究星系演化中的环境效应提供了最为理想的“实验室”。
在本文中,我们利用国家天文台施密特60/90cm望远镜配备的BATC(Beijing-Arizona—Taiwan—Connecticut)多色测光系统,对近邻富星系团A98和A1775进行了15色(a-k,m-p)测光观测,获得了这些天区中星系的光学谱能量分布(SED)。结合SloanDigitalSkySurvey(SDSS)所释放的五个宽波段(u’,g’,r’,i’,z’)的测光数据和光谱,我们研究了上述两个星系团的动力学结构、光度函数以及成员星系的恒星形成性质。具体结果如下:
1、从NASA/IPACExtragalacticDatabase(NED)数据库中获得Abell98天区中122个有光谱观测的星系,这些星系在三维空间中的分布显示:在A98团中心以南~15’处有一个稍高红移的星系群(A98X)。通过κ—test算法,我们确认了这个新星系群的存在。对这个新星系群和星系团A98,我们分别由维里定理估算了它们的质量,并判断得出两者是非引力束缚的。随后,基于BATC多色测光数据,通过双色图、测光红移估计和颜色一星等关系,我们为A98补充了198个新的成员星系。在有光谱的成员星系样本(简称:样本Ⅰ)和扩充后大的成员星系样本(简称:样本Ⅱ)的基础上,我们分别考察了A98的动力学状况。研究结果表明,A98除了前人所发现的南北两个子团A98S和A98N之外,在其西部距团中心~12’处存在着一个新的动力学子结构——A98W。
2、对于A98中74个有光谱的成员星系,我们运用星族合成方法获得了它们的恒星形成率(SFR)时标、平均恒星年龄和星际介质(ISM)金属丰度,并讨论这些物理参量与星系所在处局域面密度之间的关系。研究发现,高密度环境中星系的SFR时标较短,平均恒星年龄偏大(即:其内部大部分的恒星都集中在早期形成,近期很少有恒星形成活动),其ISM的金属丰度也比低密度环境中的星系大。此外,我们还发现亮星系SFR的时标通常偏小,其ISM金属丰度通常偏大。
3、从SDSS和NED数据库中获得了A1775中151个有光谱观测的成员星系的信息。由于这些亮星系数目有限,我们进而结合BATC、SDSS的测光数据,利用测光红移技术获得了该团r’<19m.5的146个新的成员星系。在光谱选的成员星系样本(简称:样本Ⅰ)和扩充后的成员星系样本(简称:样本Ⅱ)的基础上,我们探讨了星系团A1775成员星系的空间分布,并用κ—test算法验证了前人所提到的双结构特征。研究结果显示,A1775是由两个沿视线方向的子团构成的,低红移的子团(A1775A)位于高红移子团(A1775B)东南~14’的位置。在考虑了测光红移选的暗成员星系后,在两个子团连线的西北方向上又发现了一个小的子团——A1775C。
4、在A1775成员星系样本Ⅱ的基础上,我们采用Schechter函数,运用χ2最小法拟合了A1775两个子团的光度函数。样本II的光度函数比样本I向暗端推进了两个星等。两个子团的光度函数显示出了各自不同的特性:对子团A1775A的拟合结果为M*r’=-22.06±0.30和α=-1.00±0.08,星系计数较平的延展到了暗端Mr’=-18m.0处;而对星系团主体A1775B的拟合结果为M*r’=-20.75±0.10和α=-0.38±0.08,其星系计数在暗于Mr’=-19m.0后出现明显的下降。这意味着A1775B是一个动力学演化比较充分的系统。相对而言,A1775A所含的暗星系的比例比较高,可能还处在动力学演化的早期阶段。
5、对于A1775样本Ⅰ中的成员星系,我们先从SDSS数据库下载了它们的光谱,然后运用STARLIGHT光谱合成程序,考察了它们的平均恒星年龄与星系形态、距团中心的距离之间的关系。研究结果显示:早型星系的平均恒星年龄要比晚型星系的偏大,且早型星系平均恒星年龄的分布显示出更大的弥散。在团环境中,处在团外围的星系通常比处在团中心区域的星系平均恒星年龄要小。
上述研究结果支持结构形成的等级成团模型:大质量的星系团是通过不断并合小的星系系统(如星系群、贫星系团等)而形成的。同时,星系团还沿着纤维状结构(filaments)吸积场星系。