通常，根据形态我们将星系划分为椭圆星系、漩涡星系，以及它们之间的桥梁 - 透镜星系（S0s）。因此，S0s既有类似于椭圆星系的中央核球，又表现出与漩涡星系相似的盘结构，但不表现出任何明显的旋臂。S0s通常缺乏原子以及分子气体，绝大多数位于“红序列”，并且倾向于高密度环境。然而，目前的一些研究已经在一些S0s中观测到了原子以及分子气体，它们的恒星形成（SF）活动已经通过连续谱或者发射线诊断揭示。这种处于恒星形成状态下的S0s（SFS0s）是蓝色恒星形成ETGs的一部分，它们是特殊且稀有的，虽然它们受到诸多的关注，但它们的“命运”仍然是令人困惑的。作为宇宙中冷气体的主要成份，中心氢（HI）在调节星系的SF方面有至关重要的作用。了解特定星系中的HI有助于阐明气体驱动的SF和熄灭背后的物理过程。因此，对SFS0s中HI发射（见图1）的研究，并结合先进的积分视场光谱（IFS）的观测，将帮助我们理解这类特殊星系的“命运”。

图1：SFS0s中HI发射的两个例子。图中蓝色与橙色的线分别表示原始数据以及速度分辨率平滑到10 km/s的数据，绿色虚线表示由星系红移转换的中心速度。射频干扰显示为图中灰色阴影区域。

SFS0s中HI的含量

我们利用中国天眼 - FAST对我们样本的41个SFS0s中HI的发射进行了10个小时的观测（project ID:PT2023_0112, PI：Peibin Chen），发现其中11个源有明显的HI发射（信噪比大于5，见图1），探测率为27%。与其他类型星系的比较发现SFS0s是贫气体的，并且低于前人定义的HIMS关系。

图2：研究样本中MHI直方图以及MHI - M*的关系。图中紫色等高线表示正常蓝色漩涡星系的数密度分布，向下的箭头表示对应上限。不同颜色实心菱形表示对应HI的信噪比大于5的源。

SFS0s可能的演化场景

普遍认为星系中HI含量与其光学/紫外性质之间存在强相关性，即星系HI气体分数越高，星系越蓝、恒星形成率越高。然而，特殊的漩涡星系 - 红色漩涡中较高的HI探测挑战了这一观点。前人提出了关于红色漩涡星系可能的起源：耗光气体的年老的漩涡星系；经历某些物理过程（如冲压剥离）的正常蓝色漩涡星系的演化；或由于棒不稳定性导致的正常蓝色漩涡星系的演化。我们利用SDSS-IV MaNGA IFS巡天数据，结合FAST观测，比较了SFS0s与其他类型星系间内部结构、星族性质以及HI含量，讨论了SFS0s可能的演化场景：经历红色漩涡星系的瞬时状态；或直接从正常漩涡星系演化（见图3）。

研究论文

该研究工作已于近期被国际权威期刊The Astrophysical Journal接收。研究论文的第一作者为厦门大学天文系博士生陈培彬，通讯作者为厦门大学天文系王俊峰教授，合作者包括厦门大学天文系曹天文博士、厦门大学天文系博士生沈梦婷以及南京大学许啸宇博士（厦门大学天文系2018级博士生）。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目以及中国博士后基金的支持。

文章arXiv链接：https://arxiv.org/abs/2412.14517

文章DOI：10.3847/1538-4357/ad93a1