研究星系的化学丰度能够了解星系的恒星形成历史，进而理解星系的演化问题。低面亮度星系是一类具有特殊性质的暗弱星系，通常具有延展的盘结构，恒星形成率及分子气体含量都很低。随着光学巡天项目不断增加，关于这类星系的形成与演化问题成为目前研究的热点课题。由厦门大学王俊峰教授团队博士后曹天文博士带领的国际合作团队开展对低面亮度星系中化学丰度演化问题的研究工作。

侧向低面亮度星系样本

        我们使用（u-r）颜色-质量关系选出了330个蓝色侧向低面亮度星系样本（如图1左图），这一样本具有SDSS的光纤光谱数据。利用（u-r）颜色可以避免侧向星系严重的消光问题，从而减少消光对面亮度的影响。

图1：左图为侧向低面亮度星系样本（u-r）颜色-质量关系图，利用图中的黑色实线，我们选出了蓝色侧向低面亮度星系样本；右图展示了样本中的一个侧向低面亮度星系 UGC 06509。

星系的气态丰度与恒星金属丰度

        低面亮度星系具有弥散且暗弱的结构，目前这类星系的光谱数据仍然十分稀有。利用样本的光谱数据，我们对低面亮度星系的化学演化问题进行了研究。低面亮度星系在气态金属丰度-质量关系图中展现出比SDSS恒星形成星系更加平坦的关系(如图2a)，意味着低面亮度星系样本的气态金属丰度的增丰效率低于正常恒星形成星系。在金属丰度-气体占比的关系中，我们的样本偏离Closed-box模型的预言（如图2b），因此低面亮度星系的化学演化需要内流/外流存在的更复杂的演化模式。星系中的α元素主要来自于II型超新星的爆发，Fe元素主要来自于Ia型超新星的爆发。由于两类超新星从形成到爆发的时标不同，因此[α/Fe]可以用来示踪星系中的恒星形成活动。我们发现从正常低面亮度星系到大质量低面亮度星系，[α/Fe]从0.18增加到0.40 （如图2c，2d），长时标的恒星形成活动/超新星星风造成的外流活动可以解释低面亮度星系中[α/Fe]增丰的现象。

图2：(a)上为气态金属丰度-星系质量关系图；(b)为气态金属丰度-星系气体占比[log log(1/fg)]关系图；(c)为正常侧向低面亮度星系中Mgb 5177与 <Fe>关系图；(d)为大质量侧向低面亮度星系中Mgb 5177与 <Fe>关系图。

研究论文：

此研究结果已被《天体物理学杂志》接收发表（Cao et al. 2023, ApJ）。论文第一作者为厦门大学天文学系博士后曹天文博士，共同通讯作者为厦门大学天文学系王俊峰教授与国家天文台红外天体物理团组吴宏研究员，其他合作者包括智利天主教大学Gaspar Galaz 教授，双子天文台Venu M. Kalari研究员，中国科学院南美天文研究中心的程诚副研究员与博士研究生李子建同学。此工作得到了国家自然科学基金、中国空间站项目基金的支持。

论文链接：https://arxiv.org/abs/2303.16446