椭圆星系E.ppt

图6-2 星系的团心距、密度－形态关系 3. 谱线轮廓分析 为用更一般性的函数形式来表达视向速度分布，引入分布F(vr)的高阶矩 根据 的定义，一阶矩 ，二阶矩 ， 表征视向速度分布的宽度。k 2 后的高阶矩可以给出有关视向速度分布轮廓更多的信息，称为高阶形状参数。高阶矩的无量纲形式为 称为欹斜度。 大致反映视向速度实际分布形状偏离对称形的程度。 为正值时，表示实际分布在正速度方向表现长的尾端结构，而 为负值时则在负速度方向有尾端结构。形状参数 称为削度，反映实际分布对高斯分布在陡削程度上的差异，但不影响对称性。 3时，实际分布比高斯分布更接近直角分布，而 3时, 实际分布比高斯分布更为陡削。图6-17示意性地说明不同 、 时的分布形态。 图6-17 不同ξ3、ξ4 值时的分布形状 二．椭圆星系的恒星运动学 E 星系形态较简单，对恒星运动学的解释比较容易。E 星系中不存在尘埃，观测结果不会因消光而复杂化。 1. 大尺度性质 图6-18给出若干巨E星系的长轴运动学参数。可见：(i)各参数都表现对系统中心的总体对称或反对称状态,表明它们的大尺度运动学呈现某种一致性, 可望用简单模型来解释目前的动力学状态。(ii)大部分情况星系中心两边会改变符号, 说明系统绕短轴旋转, 与自转造成扁平系统的简单概念相一致。要是星系内恒星完全处于随机运动，那么星系应当是球形的。星系的扁平程度取决于自转速度和随机运动之间的平衡关系。 图6-18 四个巨椭圆星系的长轴运动学参数 对E星系视向速度分布的详细分析表明，它可能包含两种成分：一种是无自转的宽分布, 另一种是快速自转的窄分布,而对此可能的解释是许多 E 星系含有由自转支撑的盘成分。 2. 暗晕探测 巨 E 星系的运动学状态往往受随机运动的支配，而随机运动的幅度取决于星系引力势。因此速度弥散度及其随径向距离的变化应反映了E星系的质量分布,于是可以由恒星运动学状态来研究E星系是否有大质量暗晕。这里有两个问题: (i) 中心距一远，观测到的恒星运动学状态主要取决于星系外围的质量分布。然而星系外围部分很暗，不容易取得高质量光谱; (ii) 事先不知道E星系中恒星有何种运动轨道, 一旦动力学模型与观测到的运动学状态符合得不好，可以引入大质量暗晕来解决，但也可能起因于模型中恒星的轨道分布并不正确。 90 从图6-18可以看出，上述第一个问题有希望得以解决。图中几个E星系已取得中心距2Re 处的光谱, 并发现那儿的速度弥散度下降得很慢, 或甚至保持不变，这可用星系周围存在暗晕来加以解释。但如果恒星轨道分布取更为复杂形式，同样可以说明离星系中心远的地方速度弥散度并不下降这一观测事实，图6-19示意性地说明了这一点。图中表示恒星速度弥散度的周向分量σφ始终大于它的径向分量σR，涂黑的小椭圆为二维速度椭圆。这时，尽管σφ和σR都随径向距离的增大而减小，但观测到的视向速度弥散度可以保持不变甚至增大。不过，通过对视向速度分布的详细分析有可能对上述两可性做出判别。 图6-19 椭圆星系对称面上随机运动随半中心距变化示意图 3. 运动学图 一部分E星系是三轴系统，仅仅取得沿长轴和短轴的视向速度分布来研究星系的动力学结构是不够的。最好沿所有方向探测并构成运动学图, 最终取得星系投影面上所有点处完整的视向速度分布，以全面掌握 E星系的结构。不过这条思路还有待实现。 4. 核的性质 约有1/4 E星系近中心部分的运动学状态呈现奇特的性质，即核自转方向与星系主体自转方向显然不同，甚至相反。这类核称为脱耦核或运动异性核，核自转得很快。一种解释是星系中央存在一个小的盘状成分，视向速度分布的不对称性可解释为两种运动成分的迭加：一种是快速自转盘，但内禀弥散度很小；另 一种是缓慢自转的 E 星系。这种盘很暗，占星系总面亮度的比例很低。尽管如此，它的快速自转在星系中央部分 σr 的观测值中占支配地位，而小的速度弥散度则对 σr 的径向变化不会产生明显的影响。 5. 中央黑洞的探测 目前普遍认为特殊星系中央有一超大质量黑洞，它对周围物质的吸积引起AGN中观测到的各种高能现象。问题是没有核活动的星系是否因缺乏燃料，还是不存在中央大质量黑洞。 恒星运动学研究也许有可能对此给出解答。因为宁静大质量黑洞对星系中央部分的引力起支配作用，并对恒星运动产生影响，而这种影响是可以探测到的，因为大质量黑洞的存在会使邻近区域中恒星的速度弥散度增加。 95 但是这里又出现前面讨论探测星系大质