摘 要：衛(wèi)星星系存在于暗暈的子結(jié)構(gòu)中，是暗物質(zhì)暈等級成團(tuán)的最直接的證據(jù)，為了解目前對衛(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)目分布對中央星系的恒星質(zhì)量的依賴，對星系所處的暗暈質(zhì)量的依賴，對星系所處的大尺度結(jié)構(gòu)的依賴，也總結(jié)了衛(wèi)星星系的數(shù)目對中央星系的顏色和中央星系的形態(tài)的依賴。

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

　　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，等級成團(tuán)的，低質(zhì)量的暗物質(zhì)暈先形成，然后經(jīng)過吸積、并合形成更大質(zhì)量的暗暈，星系就在暗暈的中央經(jīng)過氣體冷卻、恒星形成和反饋等物理過程形成。在暗暈的并合過程中，小質(zhì)量暗暈掉入大質(zhì)量暗暈中，被稱為最大暗暈的子暗暈，最大的暗暈被稱為中央暗暈;中央暗暈中的星系被稱為中央星系，子暗暈中的星系被稱為衛(wèi)星星系。衛(wèi)星星系通過引力的作用環(huán)繞在中央星系周圍。

　　根據(jù)哈勃星系分類法，目前將星系分成漩渦星系和橢圓星系兩種類型，根據(jù)星系形成理論，星系在形成初期大多是漩渦狀，經(jīng)過星系并合等一系列復(fù)雜的過程，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)目對星系所處的暗暈質(zhì)量也有依賴，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)目對中央星系的形態(tài)(顏色)也有依賴，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)目對這些物理量的依賴，將根據(jù)不同的依賴關(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 對中央星系恒星質(zhì)量、顏色的依賴

　　2012年王等人發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星星系的數(shù)目依賴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?，中央星系恒星質(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 對星系所處暗暈質(zhì)量的依賴

　　根據(jù)前文所述衛(wèi)星星系數(shù)目對中央星系恒星質(zhì)量有很強(qiáng)的依賴性，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 對中央星系形態(tài)的依賴

　　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從上至下四個陰影分別是E、S0、Sa和Sb/c四個形態(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，衛(wèi)星星系數(shù)目隨Msat/Mhost增大而增大，Msat/Mhost大于0.4時，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利用哈勃分類法直接依據(jù)視覺形態(tài)來分類的方法不同，Teklu根據(jù)星系的恒星角動量和恒星質(zhì)量計(jì)算一個b值，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來對星系的形態(tài)進(jìn)行分類：

　　其中j是星系的恒星角動量，根據(jù)b值將星系分為兩種類型，將b>-4.35的定義為盤狀星系，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 對星系所處的大尺度結(jié)構(gòu)的依賴

　　宇宙大尺度結(jié)構(gòu)是星系形成的舞臺，一般而言，宇宙大尺度結(jié)構(gòu)分為四個部分：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，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為中央星系，子結(jié)構(gòu)(子暗暈)中的星系被稱為衛(wèi)星星系，也就是說，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)境的依賴并沒有給出一個很好的物理解釋，星系的形成過程是相當(dāng)復(fù)雜的，星系的恒星形成率，暗暈的氣體等都會對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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