研究人员基于LAMOST研究强发射线致密星系的电离气体性质

近期，中国科学院国家天文台刘思琦博士、罗阿理研究员和张伟副研究员等人在LAMOST DR10光谱数据中再次发现了346个强发射线致密星系，扩充了LAMOST之前发现的强发射线致密星系样本，总数达到1830个，成为目前已知最大的强发射线致密星系样本，其中包括大量的绿豌豆星系、蓝莓星系及紫葡萄星系等。研究团队基于该样本，对强发射线致密星系电离气体的金属丰度等性质进行了分析，为进一步了解早期宇宙星系的形成与演化提供了新的视角。该系列成果发表知名学术期刊《天体物理学报增刊》（2023, ApJS, 267, 16）。 

光谱中具有强[O III]λ5007发射线的致密星系被天文学家简称为强发射线致密星系，强发射线致密星系个头小，亮度暗，观测非常受限。强[O III]λ5007发射线的致密星系，有高致密性、低金属丰度和高恒星形成率等特点，是早期星系在近邻宇宙中的对应体。因此这类致密星系为研究早期宇宙星系形成与演化等问题打开了新窗口。 

研究团队通过分析LAMOST致密星系光谱中的发射线（见图一），研究了其中电离气体的物理性质。对于电离气体，研究者发现利用强线方法得到的金属丰度与直接电子温度方法得到的金属丰度有相对一致的结果。不同的强线指标（Ne3O2和O32）得到的电离气体的电离度也比较一致（尤其是在高电离度区间），而且没有明显的红移演化。

 
 
图一 LAMOST中强[O III]λ5007发射线的致密星系光谱。 

在低金属丰度的区间，强[O III]λ5007发射线的致密星系中氮和氧的比例（N/O）关系偏高（见图二），其中的氮元素主要来自初级核合成，研究团队认为强发射线致密星系的氮元素增丰很可能是星系周围气体内流导致的。

 
  图二 强[O III]λ5007发射线致密星系N/O和金属丰度的关系。 

此外，研究团队就样本中8个具有不对称 [O III]λ5007 发射线轮廓的致密星系进行了分析（见图三），它们的不对称发射线轮廓表明星系存在气体外流现象，其中电离气体的运动学比较复杂，形成原因值得进一步探究。

 
图三    八个具有不对称[O III]λ5007发射线结构的光谱轮廓。 

研究团队通过对强[O III]λ5007发射线致密星系的金属丰度和发射线轮廓进行分析，发现位于离散环境中的强[O III]λ5007发射线致密星系在很大程度上可能是受到星系周围气体内流和外流的影响。作为早期星系在近邻宇宙中的对应体，对近邻强[O III]λ5007发射线致密星系的研究有助于进一步揭示早期星系形成与演化的机制。

原文链接： 
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4365/acd69c