物理与材料科学学院天体物理中心夏晓阳和郝彩娜研究团队在在国际天文期刊《TheAstrophysical Journal》上共同发表论文“Towards an Understandingof the Massive Red Spiral Galaxy Formation”，该文章揭示大质量红旋涡星系的形成机制。

星系是宇宙结构的基本组成单元。星系的形成与演化是天体物理领域研究的热点问题之一。大质量红旋涡星系具有年轻星系的形态以及年老星系的星族性质，不符合星系形成与演化的常规物理图像。因此，对这类星系的形成以及恒星形成熄灭（quenching）机制的研究对研究人员理解星系形成与演化的整体图像十分重要。

天体物理中心青年教师郭蕊和研究员郝彩娜、夏晓阳，联合南京大学国家自然科学基金委重点项目合作者，选取了近邻大质量（M_* > 10^10.5 M_☉）红旋涡星系、蓝旋涡星系和椭圆星系样本，基于其中心光谱、二维积分场光谱和测光数据展开了系列研究。继去年10月以郝彩娜研究员为第一作者的研究成果发表于国际天文期刊《The Astrophysical JournalLetters》之后,近期该团队进一步揭示了红旋涡星系的形成与熄灭机制。该研究发现红旋涡星系为核球主导，中心具有很高的D_n(4000)、 [Mg/Fe]以及恒星质量面密度（Σ₁）（图-1，2，3）。这些都与大质量椭圆星系相似。同时，这些红旋涡星系，特别是其核球，遵循由椭圆星系构成的Σ₁-M_*关系（图-3）。这些结果表明，红旋涡星系的核球和椭圆星系类似，是在红移大约为1-2时形成的，并且恒星形成时标很短。此外，红旋涡星系的暗物质晕质量也和椭圆星系类似，大部分都高于10¹² M_☉（图-4）。因此，暗物质晕quenching、形态quenching、角动量quenching机制可能共同作用使得其恒星形成停止。细致的光学形态分类显示，~70%的红旋涡星系具有强棒、环或壳状结构，甚至是并合特征。这表明在红旋涡星系形成的过程中，相互作用或并合可能起到了重要作用。这与该团队去年发表的红旋涡星系可能形成于极富气体的盘星系并合的图像是一致的。大部分蓝旋涡星系的这些性质都和红旋涡星系不同。但具有高Σ₁( Σ₁ > 10^9.5 M_⊙ kpc^?2)的蓝旋涡星系却有和红旋涡星系相似的结构、形态、暗物质晕质量等性质（图-3，4）。表明这些高Σ₁蓝旋涡星系经历了与红旋涡星系相似的形成历史，有可能是返老还童的红旋涡星系重新触发了恒星形成。

图-1 大质量椭圆星系、红旋涡星系和蓝旋涡星系的D_n(4000)（左）和 [Mg/Fe]（右）直方图

图-2 大质量椭圆星系、红旋涡星系（左）和蓝旋涡星系（右）的Σ₁-M_*（上）关系和Σ₁-M_bulge（下）关系

图-3 大质量椭圆星系、红旋涡星系、蓝旋涡星系、具有高Σ₁红和蓝旋涡星系的核球质量（左）和核球质量占比（右）直方图

图-4 大质量椭圆星系、红旋涡星系、蓝旋涡星系、具有高Σ₁蓝旋涡星系的暗物质晕质量积分比例直方图

该研究以“Towards an Understandingof the Massive Red Spiral Galaxy Formation”为题，于2020年7月15日发表在国际天文期刊《The Astrophysical Journal》(2020, ApJ, 897, 162, DOI: 10.3847/1538-4357/ab9b75，https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab9b75)。天津师范大学天体物理中心青年教师郭蕊为第一作者，郝彩娜研究员为通讯作者。本研究得到了科技部国家重点研发计划重点专项项目（11733002）、国家自然科学基金面上项目（11373027）的资助。