中国科学院国家天文台主导的研究团队利用哈勃空间望远镜前沿场（HST Frontier Fields，缩写HFF）项目—星系团场的HST高分辨率多波段图像数据，准确证认出一批红移z＝0.30-0.55的超弥散星系（Ultra-Diffuse Galaxy，缩写UDG）。研究团队通过分析这些遥远UDG的径向颜色轮廓特征并与近邻后发（Coma）星系团中UDG的性质进行对比，首次揭示了UDG恒星形成“淬灭”的模式并详细讨论了它们可能的形成过程。该项研究成果于近期正式发表在国际天文学期刊《天体物理学报》上（2024，ApJ，960，9）。国家天文台红外天体物理研究团组赵品松博士为该论文第一作者，刘凤山研究员为通讯作者。合作者包括国家天文台崔起帆、吴宏研究员，以及中国科学院上海天文台Hassen Yesuf研究员。
超弥散星系（UDG）是一类暗弱且延展的特殊矮星系。受限于它们极低的表面亮度，一直到最近几年，人们才逐渐开始对这类特殊星系展开系统地研究。特别是一些缺乏暗物质的UDG被发现，对标准宇宙学模型更是提出了严峻挑战。因此，揭开UDG的形成和起源对完善星系形成演化图景至关重要。关于UDG的起源，目前仍然存在着不同的观点，缺乏统一的认识。一批对近邻宇宙中UDG的观测研究已经表明：它们在星系团中具有较为集中的分布，且在近邻星系团中发现的UDG普遍呈红色，已鲜有恒星形成活动。目前流行的研究观点认为：UDG很可能起源于宇宙中星系密度较低的场区中，随着时间的推移慢慢落入到星系团中，并在这个过程中被剥离掉气体，致使近邻星系团中的UDG与场中的UDG呈现出截然不同的颜色特征。
图1．本研究工作中证认的中等红移HFF UDGs示例（左），近邻宇宙Coma星系团中UDGs示例（右）。
星系的径向颜色梯度本质上反应星系在不同尺度上的星族组成。研究星系的颜色梯度是理解星系的恒星形成历史和星系恒星质量的组装过程的一种重要手段。利用HST深度观测得到的高分辨率多波段图像数据，研究团队从红移z＝0.30-0.55的六个星系团中准确甄别出近100个UDG，并首次对比研究了中等红移星系团中的UDG和近邻Coma星系团中的UDG的结构特征（如大小、Sersic指数等）与径向颜色轮廓特征（示例见图1）。研究结果表明：处于中等红移星系团中的UDG与近邻星系团中的UDG具有相似的结构性质；中等红移的UDG有相当比例仍然具有一定的恒星形成活动，而近邻星系团中UDG的恒星形成活动则几乎都已经停止；不同红移处的UDG均没有明显的径向颜色梯度（图2）。这些观测证据说明：UDG恒星形成的“淬灭”过程经历了一种从星系内部至外围同时减弱同时停止的模式（self-similar quenching mode）。
图2．中等红移HFF UDGs（上）与近邻Coma UDGs（下）的径向颜色轮廓对比图（Q-宁静星系；SF-恒星形成星系）。
此工作得到国家自然科学基金和中国载人航天工程项目的支持。
论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acfd90
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