星系与星系团物理 - 粒子天体物理与宇宙学教育部重点实验室

星系与星系团物理

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结合重构数值模拟以多波段成像和光谱观测手段研究星系、星系团的物理属性，分析其结构，推测其形成和演化历史，特别是着重研究这些天体中磁场、暗物质的分布和影响，从而为宇宙学研究提供所需观测证据和约束。该方向的研究内容、方法及技术路线具体如下：

（1）推进 ELUCID 计划（ Exploring the Local Universe with re-Constructed Initial Density-field）。该计划迥异于绝大多数数值模拟，旨在通过数值模拟再现近邻宇宙，从而能够与观测到的星系一一对比，显著提高对星系形成的认识。我们已从 SDSS 观测数据重构了近邻宇宙初始条件，并由此完成了一组近邻宇宙 30723 粒子的数值模拟。我们正将之同天文多波段观测中的各种结构进行一一比对，揭示近邻宇宙 10 亿光年半径内的结构形成历史，更加精确地理解星系形成。

(2) 结合多波段观测，构建本领域内最大的 Chandra-XMM 星系团（含约 500个星系团和星系群）样本。利用我们发展的图象分析手段开展样本统计研究，检验过去发现的百 kpc 尺度上的 ICM 温度涨落，并研究涨落的物理性质及星系团的物理性质，结合数值和理论研究涨落结构的动力学状态；利用光学波段的观测数据，研究上述涨落结构与 X 射线像上 AGN 加热机制导致的子结构（如 X 射线气泡和空洞）、星系团主要成员星系之间是否存在普遍的成协关系，评估活动星系加热的特征周期和有效活动时间。

(3) 分析射电巡天数据，在射电图像上识别射电结构、遗迹。研究其物理性质，并分析其光谱特性，进一步完善对 AGN 加热的认识。构建物理模型研究 AGN加热机制并分析其辐射的过程对 ICM 加热的作用，并分析和评估磁场的作用，将观测、模型与高精度数值模拟结果进行对比。

(4) 基于 SDSS 系列公开数据释放，系统分析星系、星系群和星系团观测数据，探讨星系形成。通过测量中红移亮红星系光度函数和质量函数并与 SDSS 近邻星系结果比较，研究高亮度（大质量）端的演化，限制亮红星系的增长历史。通过测量亮红星系在>1Mpc 上的空间成团性、以及亮红星系对背景暗星系形状的引力透镜效应，限制大质量星系的暗晕质量和演化历史。

(5) 利用我们参与的 CLAUDS 项目，分析 LBG 星系的光度函数以及相关函数，研究星系在高红移的演化历史，研究高红移的结构增长历史。这些测量结果将有效提高我们对宇宙学和星系形成理论的限制能力。