基于贝叶斯方法的星系星际形成历史特征化研究——通过恒星光度谱模型

本项目建立了用于刻画星系星际形成历史（Star Formation History, SFH）的特征参数，超越平均恒星年龄。我们采用固定星形成比例年龄来刻画SFH的持续时间。定义Deltaage_n = (age_10 - age_90)/age_50，用于描述SFH的延伸程度，其中age_10、age_90、age_50分别对应星系中10%、90%、50%恒星形成时的年龄。对于观测到的星系，采用稳健的贝叶斯统计方法，对比观测光谱特征与模型光谱特征。我们利用SEDlibrary软件构建复合恒星群（Composite Stellar Population, CSP）库，实现了多样化的星际形成历史、金属丰度和尘埃属性。通过十个光谱特征进行光谱比较：五个光谱指数（D4000n、[Hdelta+Hgamma]、Hbeta、[Mg_2Fe]、[MgFe]')和五个SDSS ugriz光度。首先，聚焦于Deltaage_n中能区分SFH持续时间是否显著的下限Deltaage_n,min（时间分辨率）。使用包含500万个无尘埃、无爆发、金属丰度固定（从亚金属到超金属）的理想化CSP库，Deltaage_n,min标志着光谱特征依赖于SFH持续时间的临界值。我们发现log(Deltaage_n,min)在约-0.3 dex的范围内呈近似平坦，跨越4个数量级的年龄。Deltaage_n,min随信噪比（SNR）升高而减小，最高可达SNR=100，此后则无显著改进。其次，我们通过对12,500个库模型加入真实误差来构建模拟数据集，测试在包含最多6个星际爆发、尘埃及可变金属丰度的500,000模型CSP库中，恢复特征年龄和SFH持续时间的能力。我们将SFH持续时间log(Deltaage_n)限制在±0.3 dex的范围内。对于具有强Balmer吸收特征且平均年龄<10^9年的群体，由于SFH的高度退化性，不确定性超过0.5 dex。这些参数将适用于当前及未来的深度光谱星系调查。