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国家天文台联合发现NGC4013是创生于星系并合过程的旋涡星系

发表日期:2015-09-11来源:放大 缩小

  旋涡星系通常认为由原初气体的塌缩形成,而星系的并合过程则会导致具有显著的、经典核球成分的星系形成。然而,近日由5位来自中国和法国的科学家组成的国际研究团队的一项最新数值模拟研究结果表明:几乎无核球成分旋涡星系NGC4013则是形成于发生在27到46亿年前的一次猛烈的星系碰撞并合过程。如此近距离的并合事件,使得NGC4013成为研究星系从宇宙早期的并合事件演化到当前宁静的银河系的重要连接。这一研究成果已发表在201586的《英国皇家天文学会月刊》Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上。 

  NGC4013是大熊座的一个晚型的侧向旋涡星系,距离地球大约5500万光年,通常被认为是像银河系一样的旋涡星系。然而它在很多方面存在着与银河系截然不同的特征:NGC4013的气体盘翘曲是迄今观测到最大之一;壮观的环状恒星流;箱型结构恒星外晕;高质量延展的恒星外晕与厚盘成份。前人曾试图通过几种独立的形成机制来分别解释这些特殊特征的形成过程。 

  然而,根据最新的研究结果,这些奇怪的特征恰恰表明了NGC4013,这一几乎没有核球成分的旋涡星系,是形成于两个大小相似的旋涡星系的并合过程,这一猛烈地并合过程发生在相对较近的时期,大约在2746亿年前。由中国科学院国家天文台王建岭副研究员与法国国家科学研究中心巴黎天文台Francois Hammer教授等5人组成的国际团队,利用几十万到2百万粒子的数值模拟技术,很好的再现了这次宏大、壮观地碰撞过程,以及旋涡星系本身及与其相关的奇怪特征的形成过程。 

  现在一般认为大约有一半的旋涡星系在过去的90亿年中被这样猛烈地碰撞过程所影响。NGC4013 可能是最近发生的碰撞后形成旋涡星系的一个原型,他可能是我们银河系以及仙女座大星云星系在3080亿年前样子。 

  本项工作的数值模拟的计算过程是在中国科学院国家天文台的高性能计算中心的“LAOHU”超级计算机上完成的。数值模拟应用了公开释放的流体动力学软件GADGET-2,其中加入了气体的冷却过程、恒星形成过程以及负反馈过程。  

   合作的研究者来自法国国家科学研究中心,巴黎天文台星系、恒星、物理与仪器实验室(GEPI),中国科学院国家天文台。他们都是在成立于20081022日的国际“起源”联合实验室协议下工作的。

  NGC4013系统的动画形成过程

  考虑观测探测限的模拟图像

合成观测的光学图像 

  观测的气体图像 

  数值模拟的气体图像 

  模拟的3.6微米垂直光度轮廓与观测的厚盘和晕区域很好的吻合(带颜色实线是模拟结果,点表示是观测结果)。 

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