摘 ?要：衛(wèi)星星系存在于暗暈的子結(jié)構(gòu)中，是暗物質(zhì)暈等級(jí)成團(tuán)的最直接的證據(jù)，為了解目前對(duì)衛(wèi)星星系數(shù)目分布的研究現(xiàn)狀，文章采用文獻(xiàn)調(diào)查法對(duì)衛(wèi)星星系的數(shù)目分布的研究進(jìn)行了深入的調(diào)查，總結(jié)了衛(wèi)星星系數(shù)目分布對(duì)中央星系的恒星質(zhì)量的依賴(lài)，對(duì)星系所處的暗暈質(zhì)量的依賴(lài)，對(duì)星系所處的大尺度結(jié)構(gòu)的依賴(lài)，也總結(jié)了衛(wèi)星星系的數(shù)目對(duì)中央星系的顏色和中央星系的形態(tài)的依賴(lài)。

關(guān)鍵詞：中央星系;衛(wèi)星星系;暗暈;顏色;形態(tài);環(huán)境

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391;P15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2021）14-0032-04

Abstract： Satellite galaxies exist in the substructure of dark halos， which is the most direct evidence of the hierarchical clustering of dark matter halos. In order to understand the current research status of the number distribution of satellite galaxies， the paper uses the literature survey method to deeply investigate the number distribution of satellite galaxies， and summarizes the dependence of the number distribution of satellite galaxies on the stellar mass of the central galaxy， and the dependence on the mass of the dark halo in which the galaxy is located and on the large-scale structure in which the galaxy is located. It also summarizes the dependence of the number of satellite galaxies on the color and shape of the central galaxy.

Keywords： central galaxy; satellite galaxy; dark matter halo; color; form; environment

0 ?引 ?言

根據(jù)星系形成理論，星系是在暗暈的中央形成的。而暗暈的形成是從小至大，等級(jí)成團(tuán)的，低質(zhì)量的暗物質(zhì)暈先形成，然后經(jīng)過(guò)吸積、并合形成更大質(zhì)量的暗暈，星系就在暗暈的中央經(jīng)過(guò)氣體冷卻、恒星形成和反饋等物理過(guò)程形成。在暗暈的并合過(guò)程中，小質(zhì)量暗暈掉入大質(zhì)量暗暈中，被稱(chēng)為最大暗暈的子暗暈，最大的暗暈被稱(chēng)為中央暗暈;中央暗暈中的星系被稱(chēng)為中央星系，子暗暈中的星系被稱(chēng)為衛(wèi)星星系。衛(wèi)星星系通過(guò)引力的作用環(huán)繞在中央星系周?chē)?/p>

根據(jù)哈勃星系分類(lèi)法，目前將星系分成漩渦星系和橢圓星系兩種類(lèi)型，根據(jù)星系形成理論，星系在形成初期大多是漩渦狀，經(jīng)過(guò)星系并合等一系列復(fù)雜的過(guò)程，由漩渦狀逐漸演變成橢圓狀，所以漩渦星系多是年輕的星系，呈藍(lán)色，橢圓星系多是年老的星系，呈紅色。

已經(jīng)有許多研究者表明，衛(wèi)星星系的數(shù)目與星系所處的大尺度結(jié)構(gòu)有依賴(lài)關(guān)系，處于纖維狀的星系擁有更多的衛(wèi)星星系;衛(wèi)星星系的數(shù)目與中央星系的恒星質(zhì)量有關(guān)系，中央星系恒星質(zhì)量越大，衛(wèi)星星系數(shù)目越多;衛(wèi)星星系的數(shù)目對(duì)星系所處的暗暈質(zhì)量也有依賴(lài)，暗暈質(zhì)量越大，為衛(wèi)星星系數(shù)目越多;衛(wèi)星星系的數(shù)目對(duì)中央星系的形態(tài)（顏色）也有依賴(lài)，橢圓中央星系（紅色）的衛(wèi)星星系數(shù)目比漩渦中央星系（藍(lán)色）的多。

為了仔細(xì)研究衛(wèi)星星系數(shù)目對(duì)這些物理量的依賴(lài)，將根據(jù)不同的依賴(lài)關(guān)系仔細(xì)進(jìn)行闡述。

1 ?衛(wèi)星星系數(shù)目分布的研究

1.1 ?對(duì)中央星系恒星質(zhì)量、顏色的依賴(lài)

2012年王等人發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星星系的數(shù)目依賴(lài)于中央星系的恒星質(zhì)量，中央星系恒星質(zhì)量越大的，其衛(wèi)星星系的數(shù)目越多，如圖1所示。

圖1上方是斯隆數(shù)字巡天（SDSS）觀測(cè)數(shù)據(jù)所得的結(jié)果，從交點(diǎn)以后從上至下依次是紅色、所有和藍(lán)色中央星系的衛(wèi)星星系數(shù)目分布與中央星系恒星質(zhì)量的關(guān)系，下方是模擬數(shù)據(jù)所得，從左側(cè)看從上至下分別代表紅色、所有和藍(lán)色中央星系的衛(wèi)星星系數(shù)量分布與中央星系恒星質(zhì)量的關(guān)系?？梢钥吹剑醒胄窍岛阈琴|(zhì)量越大，衛(wèi)星星系數(shù)目越多，并且，總體而言紅色中央星系的衛(wèi)星星系數(shù)目比藍(lán)色中央星系多。所以王等人的結(jié)論是，衛(wèi)星星系的數(shù)目與中央星系的恒星質(zhì)量有關(guān)，恒星質(zhì)量越大，衛(wèi)星星系數(shù)目越多。并且，總體而言紅色中央星系的衛(wèi)星星系數(shù)目比藍(lán)色中央星系的多。

1.2 ?對(duì)星系所處暗暈質(zhì)量的依賴(lài)

根據(jù)前文所述衛(wèi)星星系數(shù)目對(duì)中央星系恒星質(zhì)量有很強(qiáng)的依賴(lài)性，許多研究表明，中央星系恒星質(zhì)量與暗暈質(zhì)量有關(guān)，這里不一一展示，僅展示W(wǎng)ang的結(jié)果，如圖2所示的模擬中紅色與藍(lán)色中央星系所在暗暈的質(zhì)量分布，五張子圖代表五個(gè)不同質(zhì)量范圍的中央星系，每張子圖中靠左側(cè)的是藍(lán)色中央星系，靠右側(cè)的是紅色中央星系（最大質(zhì)量范圍的子圖較高的是藍(lán)色星系，較低的是紅色星系）比較五個(gè)圖可以看出，越大質(zhì)量的中央星系，所處的暗暈質(zhì)量越大，并且除了最大質(zhì)量的中央星系外，紅色星系的暗物質(zhì)暈要明顯大于藍(lán)色中央星系。根據(jù)圖1，衛(wèi)星星系的數(shù)目與中央星系的恒星質(zhì)量的關(guān)系，王自然而然的推測(cè)衛(wèi)星星系的分布與星系所處的暗暈質(zhì)量也關(guān)。

所以王給出了衛(wèi)星星系的數(shù)目與暗暈質(zhì)量的關(guān)系，如圖3，從上至下一次的線條依次是是圖例給出的五個(gè)從大到小的暗暈質(zhì)量范圍的的衛(wèi)星星系數(shù)目與中央星系的恒星質(zhì)量的關(guān)系，可以看出兩點(diǎn)，中央星系的恒星質(zhì)量越大，衛(wèi)星星系的數(shù)目越多，星系所在的暗暈質(zhì)量越大，衛(wèi)星星系的數(shù)目越多。越大質(zhì)量的中央星系所寄居的暗暈質(zhì)量越大。

Teklu在2017年也研究了衛(wèi)星星系數(shù)目與暗暈的質(zhì)量之間的聯(lián)系，他發(fā)現(xiàn)了與Wang類(lèi)似的結(jié)果：衛(wèi)星星系的數(shù)目與中央星系所處暗暈質(zhì)量成正比，寄居在高質(zhì)量的暗暈的中央星系比寄居在低質(zhì)量的中央星系擁有更多的衛(wèi)星星系，并且這種相關(guān)性與暗暈的形成歷史無(wú)關(guān)，即：幾種紅移下這種相關(guān)性相同，如圖4所示。

圖中每個(gè)子圖是不同紅移下的衛(wèi)星星系數(shù)目與暗暈質(zhì)量的關(guān)系。但是與Wang不同的是，他發(fā)現(xiàn)，在相同的暗暈質(zhì)量下，衛(wèi)星星系的數(shù)目與中央星系的形態(tài)（顏色）無(wú)關(guān)。在相同的暗暈質(zhì)量大，橢圓星系與漩渦星系的衛(wèi)星星系數(shù)目相同。

1.3 ?對(duì)中央星系形態(tài)的依賴(lài)

Ruiz在2015年發(fā)現(xiàn)，橢圓中央星系的衛(wèi)星星系數(shù)目比漩渦中央星系的衛(wèi)星星系數(shù)目多。Ruiz使用的是斯隆字巡天（SDSS）DR10的數(shù)據(jù)，并且僅對(duì)紅移小于0.025的大質(zhì)量中央星系樣本（1011

Ruiz從統(tǒng)計(jì)上展示了幾種形態(tài)的衛(wèi)星星系的數(shù)目分布，如圖5和圖6，圖5和圖6從上至下四個(gè)陰影分別是E、S0、Sa和Sb/c四個(gè)形態(tài)，這里值得一提的是，圖5和圖6是用衛(wèi)星星系的恒星質(zhì)量與星系所處的暗暈質(zhì)量的比值作為橫坐標(biāo)（Msat/Mhost），圖5是衛(wèi)星星系數(shù)目的累計(jì)分布，圖6是平均每個(gè)暗暈的衛(wèi)星星系的數(shù)目分布，Ruiz根據(jù)圖5得出的結(jié)論是：橢圓中央星系（E形態(tài)）的衛(wèi)星星系數(shù)目比漩渦星系（Sa和Sb/c）的多，根據(jù)圖6得出的結(jié)論是：橢圓中央星系的衛(wèi)星星系數(shù)目比漩渦中央星系的多，并且Msat/Mhost小于0.4時(shí)，衛(wèi)星星系數(shù)目隨Msat/Mhost增大而增大，Msat/Mhost大于0.4時(shí)，衛(wèi)星星系的數(shù)目隨Msat/Mhost增大而減小。

Teklu在2017年繼續(xù)研究了衛(wèi)星星系的分布與中央星系形態(tài)的關(guān)系。與Ruiz利用哈勃分類(lèi)法直接依據(jù)視覺(jué)形態(tài)來(lái)分類(lèi)的方法不同，Teklu根據(jù)星系的恒星角動(dòng)量和恒星質(zhì)量計(jì)算一個(gè)b值，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來(lái)對(duì)星系的形態(tài)進(jìn)行分類(lèi)：

其中j是星系的恒星角動(dòng)量，根據(jù)b值將星系分為兩種類(lèi)型，將b>-4.35的定義為盤(pán)狀星系，將b<-4.73的定義為橢圓星系（球狀星系）。介于這之間的被定義為中間星系。他得到了與Puiz相同的結(jié)論：橢圓中央星系的衛(wèi)星星系數(shù)目比漩渦星系的多，如圖7，紅線、綠線和藍(lán)線分別代表橢圓中央星系，中間星系和漩渦中央星系。上方是累計(jì)分布，下方是平均每個(gè)暗暈的衛(wèi)星星系分布，上下均是從上至下依次是橢圓星系、中間星系、盤(pán)狀星系。橫坐標(biāo)與Puiz在2015年所用的相同（衛(wèi)星星系的恒星質(zhì)量與暗暈質(zhì)量的比值：Msat/Mgal）。

1.4 ?對(duì)星系所處的大尺度結(jié)構(gòu)的依賴(lài)

宇宙大尺度結(jié)構(gòu)是星系形成的舞臺(tái)，一般而言，宇宙大尺度結(jié)構(gòu)分為四個(gè)部分：空洞結(jié)構(gòu)（void）、片狀結(jié)構(gòu)（sheet）、團(tuán)狀結(jié)構(gòu)（cluster）、和纖維狀結(jié)構(gòu)（filament）。

2017年郭利用斯隆數(shù)字巡天的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星星系的分布與星系所處的大尺度環(huán)境有關(guān)，她們發(fā)現(xiàn)，處于纖維狀結(jié)構(gòu)的星系的衛(wèi)星星系的光度函數(shù)高于處于其他結(jié)構(gòu)的星系。也就是說(shuō)，有可能是處于纖維狀的中央星系比處于其他結(jié)果的擁有更多的衛(wèi)星星系，而Neyrinck早在2014年就已經(jīng)表明處于纖維狀結(jié)構(gòu)的的暗暈比處于其他結(jié)構(gòu)的暗暈擁有更多的子結(jié)構(gòu)，根據(jù)星系形成理論，宿主暗暈中的星系被稱(chēng)為中央星系，子結(jié)構(gòu)（子暗暈）中的星系被稱(chēng)為衛(wèi)星星系，也就是說(shuō)，處于纖維狀的星系擁有更多的衛(wèi)星星系。

2 ?結(jié) ?論

綜上所述，文章總結(jié)了衛(wèi)星星系數(shù)目分布的研究現(xiàn)狀，衛(wèi)星星系數(shù)目分布與暗暈質(zhì)量、中央星系的恒星質(zhì)量、中央星系的顏色的關(guān)系，衛(wèi)星星系數(shù)目與星系所處的大尺度的關(guān)系，以及與中央星系的形態(tài)的關(guān)系。中央星系的恒星質(zhì)量越大，星系所處的暗暈質(zhì)量越大，衛(wèi)星星系的數(shù)目越多，紅色中央星系的衛(wèi)星星系數(shù)目比藍(lán)色中央星系的衛(wèi)星星系數(shù)目多，橢圓中央星系的衛(wèi)星衛(wèi)星星系數(shù)目比漩渦中央星系的多，處于纖維狀結(jié)構(gòu)的星系比處于其他結(jié)構(gòu)的星系的衛(wèi)星星系數(shù)目多。

這些學(xué)者對(duì)衛(wèi)星星系的分布研究的以及很全面了，可以初步檢驗(yàn)冷暗物質(zhì)模型以及星系形成理論，但是衛(wèi)星星系的數(shù)目分布對(duì)于中央星系的恒星質(zhì)量、暗暈的質(zhì)量、星系的顏色和形態(tài)以及星系所處的大尺度環(huán)境的依賴(lài)并沒(méi)有給出一個(gè)很好的物理解釋?zhuān)窍档男纬蛇^(guò)程是相當(dāng)復(fù)雜的，星系的恒星形成率，暗暈的氣體等都會(huì)對(duì)星系的分布造成影響，所以期望有更多關(guān)于這方面的研究，更好的解釋衛(wèi)星星系的數(shù)目分布的差異。

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作者簡(jiǎn)介：古慧（1997—），女，漢族，四川綿陽(yáng)人，理學(xué)碩士在讀，研究方向：天文學(xué)。