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1、椭圆星系特征：圆、平滑分布；除中心外没冷气体、没有盘 很大的光度范围、光聚集度 Oblate,triaxial 大：三轴,慢转动 小：扁球型、相对快转动、中心高密恒星cusp非平衡态，弛豫时标比Hubble时标长得多，形成时候的一些特征留下来5.1测光椭圆星系明亮巨：LL*,L*=21010L中等大小：L3x109L,MB-18.矮：L1,b1.999n-0.327.n=1,指数律，盘星系;n=4,deVaucouleurslaw,面亮度比盘星系更中心集中,中心I=2000Ie积分光度NGC5846ZW159-89EFARJ16WGNGC4478n=4与n=1比较，点为矮椭圆星系的值deVau
2、couleurslaw推广：sersic轮廓高分辨观测，一些有core,另一些中心cusp：中心cusp结构恒星密度n(r)r-,1.CoreECusp.Inintermediate/low-luminE从二维的面亮度分布能不能给出一些三维的光度密度(j(r)信息?在一般情况下不可能,只在具有一定特殊对称条件下可以.I(R)圆对称,j(r)可能球对称,这种情况下:一般I(R)包含误差的情况下,不能直接用上式,而要用其他办法反解出j(r),如Richardson-Lucy方法.2-维和3-维的关系如果I(R)非轴对称,j(r)不会球对称,但可能是轴对称,如果视线线方向与对称轴垂直,可以给出与球对
3、称类似的式子;对倾角(视线与对称轴的夹角)i90,不能从I(R)给出j(r).椭圆星系的形状假设有对称轴，扁椭球等密度面投影的轴比，看x-z平面视线与椭圆相交点T的投影长度或写成对于长椭圆类似做，可以得到：投影不会比实际的看起来更平。随机取向，轴比分布BB/A近似均匀分布。旋涡星系和S0:q分布在q=0.2,均匀B/A0.2;q0.1很少见很少B/A0.1椭圆星系，投影没有比E7更平,B/A-20,q0.75;MB-20,q0.85扁和长球模型都不对，=0少了,要有三轴模型如果实际轴比为=B/A 1,有一定的分布，q的分布：对扁椭球对长椭球：三轴对称星系,等光密度面投影后的等光强面是椭圆,其方
4、向和轴比(q)与视线方向有关和A,B,C有关.如果B/A,C/A随半径变化,等光亮度线就会扭.等轮廓线与椭圆的偏离：等轮廓线与椭圆的偏离：等亮度面椭圆方程：偏离椭圆很小时，与椭圆的距离写成a3,b3很小，egg-shapedb4一般很小,a4描写boxy,disky.a40BoxygalaxiesIsophotetwistLuminousellipticalsStrongradioandXSlowrotationDiskygalaxiesoblatemid-sizedellipticalsLessluminousinradio/Xfastrotation5.2恒星运动测量方法，恒星的吸收线，吸
5、收线本身比较宽。与光谱模板比较，给出谱线轮廓加宽/线心移动恒星光谱Fi,*(),视线方向上的速度分布f(x,y,vz),星系的光谱一般来说，星系光谱包含多种恒星，不同恒星谱线宽度不同，需要把不同恒星加起来。一般不能直接反演出f(x,y,vz)，须对f(x,y,vz)做一定的假设，最简单有几类解法：1、Fourier商方法：利用Fourier变换把卷积直接相乘，但实际应用困难，噪声，高频成分。2、交相关方法：交相关函数的峰值位置反映Vr,而宽度和谱线宽度有关(恒星的吸收谱宽度和速度弥散）。3、对于参数形式f(vz),可直接拟合大椭圆星系，系统速度比随机速度小得多其他问题：光谱分辨率：模板和星系的
6、光谱相同模板匹配问题：恒星的成分或者一类恒星贡献为主速度的非高斯分布：矩形式Gauss-Hermite多项式Hk是多项式中前系数或者更简单，3，4级矩Skewness(k=3),不对称性Kurtosis(k=4),尖峰/钝Gaussian分布，skewness和kurtosis为零Faber-Jackson关系：更好的关系，基本平面：Faber-Jackson和基本平面关系Faber-Jackson关系类似于Tully-Fisher关系，virial化的系统，星系的质光比为常数不同的星系如果Sersic指数相同：M/L=constIe=constL4从基本平面关系：质量大的星系质光比大！但n是
7、否与光度有关？EvolutionofFPofEsGeha et al.2002M32CSN椭圆星系，弛豫时标比宇宙年龄长，但光滑形状。起源violent relaxation.引力势整体随时间的演化，如不均匀塌缩，轨道混合。速度各向异性，表明混合不完全：ltriaxial,ldynamic decoupled core(NGC 1399)中心转动方向与外面不一致？l 沿短轴有速度梯度 triaxialtriaxial最简单的三轴势，三轴谐振子：其中，对应的物质分布，for椭球内的势。该势中x,y,z,三方向上独立振动.一般不闭合轨道。轨道分成三类：loop,boxy,chaoticorbits
8、:三个孤立解析积分常数(张量维里定理)与A,B,C关系复杂，定性哪个大？三轴星系恒星的轨道loop类似Lz-不变,沿长或者短轴稳定，Lx,Ly振荡Chaotic+PlummeraP=0.1,M=0.2.中心势对称，破坏boxyorbitsboxy通过中心，Lz振荡Phasey=0(0)的截面参考书:Binney&TremaineGalacticAstronomy,Ch.35.3星族和气体光谱老年恒星特征，没有年轻的恒星1-2Gyr,30kpc,109-11M恒星质量损失维里温度星系典型的密度0.1cm-3,温度(1-3)107K.冷却时标至少1Gyr.5.5暗物质和中心黑洞椭圆星系暗物质的测量
9、可见物质，恒星:星族合成理论质光比3M/LV5巨椭圆星系的中恒星质量109MM*1012M有没有暗物质？大尺度上，小尺度质光比与上述类似。少数有冷气体，气体转动曲线质量MVc2R/GNGC5266:绕短轴尘埃环，1010MHI,V(R)250km/s,50kpc,M7x1011M,LB=4x1010L,M/L18ms恒星动力学：球对称模型，Boltzmann方程的一级矩从假设一定的恒星分布，如Henquist分布，暗物质分布NWF(Navaro,Frenk,White 1997)假设一定速度分布，如在外面径向为主，在内圆轨道质量。质光比随半径上升，但问题，恒星不能测到很远。deVaucoule
10、urslaw星系外缘的行星状星云，OIII，易测速度。由于恒星轨道主要是长椭圆，在星系并合过程从中心抛出的大质量恒星，视向速度弥散被低估？数值模拟结果（Stoehr et al.,Nature 2005)X射线发射热气体,流体静力平衡：X射线测量气体的温度和密度分布(二维投影三维),质量NGC1399,热气体质量1010M,在10kpc之外热气体温度T1.5107K常数,IXR-1,M(L*21010L),50-100Abellcatalogueofgalaxyclusters,X-rayclusters,z1束缚系统亮星系为E/S0其中矮椭圆和很亮椭圆在星系团中比例高,富团：成员1000,但
11、亮不多cD星系VirgoCluster局部超团(Virgo-Coma)的中心，周围星系向中心落。Virgo cluster,2000成员只有150L109L中心巨椭圆星系（射电星系）M87,中心面亮度51011LMpc-2,核心:面亮度中心的一半。大小1.7度或者0.5Mpc，体积密度31011LMpc-3很多旋涡星系中心6度，总光度1.31012L,一些团比Virgo更富，如Coma团：距离75h-1Mpc大小：4度或者7Mpc光度：LB41012h-2L中心圆、对称，一对亮椭圆星系中心椭圆星系和S0星系，外缘旋涡星系Cluster,不规则形状或者团块结构，没有relax:星系的典型速度50
12、0km/s,星系穿越时标Hubble时标一些星系速度很大：Virgo团，IC3285相对中心1600km/s,NGC4388,1400km/s.子结构向正在向中心下落。Perseus,cD星系NGC1275主要的亮物质在高温(107-8K)气体中而非恒星中X-射线：Virgo中心气体51013M,恒星71012MComa31013M主要的金属在热气体中,金属丰度0.5Z，星系中吹出来或者在星系际恒星？团中心冷却时标小于Hubble时标，冷却流或者加热NGC4889NGC4874Comacluster:椭圆星系形成：前面bulge形成图象老年恒星：金属富的恒星怎么形成？与环境有什么关系？气体塌缩
13、星系星暴(金属富恒星)，恒星轨道的随机椭圆星系恒星年龄老并合在宇宙早期更常见：高密度星系的数目更多阅读：astro-ph/0509725The formation history of elliptical galaxies星系团的质量测量星系的运动：团外缘星系的下落速度估计质量Virgo团，核心，M4.51014M,质光比M/L350M/L.Coma团利用Virial定理，M/L300.比个别椭圆星系大得多，暗物质在星系外的团中。气体的密度和温度分布和流体静力平衡条件质量。Virgo团M(0,二个像，+在Einstein环内，-在Einstein环外另一侧。如源距离固定，透镜源在中间距离时，
14、Einstein环内的面积最大放大效应放大效应：引力透镜效应不改变面亮度，面元的视亮度面积正比。从对称性分析，面元在环向向变化x/y=/,在径向变化x/y=/。外面的像比内像亮时间延迟时间延迟：引力透镜和直接的光线比较多了光程，广义相对论效应还有一项(时钟变慢)，Shapiro时延星系团透镜，非点源，光线偏折角相加。对于星系团的尺度比到源和观测者距离小得多，透镜效应决定与面密度其中b为从透镜中心到投影的矢量，光线偏折矢量把点质量的偏折角写成：轴对称星系团，透镜与在b内点质量相同均匀环不偏折通过s点的光线。A和B附近弧对光线弯曲净贡献为零。有效势在环内相同Q弧在P产生的势和Q弧在P产生有效势相同
15、，外环在内环位置产生的势与相同质量内环在外环产生势相同证明:类星体经过星系团像：或者写成：平均密度如中心密度大于临界密度，=0的像是个环，Einstein环，半径由下式给出中心面密度低于临界值，不能产生像。对dS,dLSdL,dSdLS,从星系弧估计质量1014M,与X-射线定质量相当但核心半径要小得多。团中的暗物质集中中心Abell2218,HSTimage理论上，稍偏离对称轴理论上，给定势质量面密度给出、的关系(不同b)。面亮度不变，于是接近中心，很小，放大因子可以很大。二个值Einstein环。在附近靠内，也可以很大d/d0.星系变扁：径向d/d，横向/.剪切(bdLE)阅读：astroph/9912508WeakGravitationalLensingMatthiasBartelmann,Peter Schneiderastro-ph/9606001LecturesonGravitationalLensingRamesh Narayan,Matthias Bartelmann