[論文レビュー] A close look at the Centaurus A group of galaxies IV. Recent star formation histories of late-type dwarfs around CenA

Denija Crnojević, E. K. Grebel+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 26, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 131被引用数 9

ひとこと要約

本研究は、ハッブル宇宙望遠鏡/ACSのアーカイブデータを用いて、セプタウルス・ア大銀河団に属する5つの後期型矮小不規則銀河の最近の星形成歴を再構築した。星形成平均率は、バリオン質量といった固有の性質によって支配されるが、特に密集した団領域における外部環境が、最近の星形成を顕著に抑制することが判明した。孤立した矮小銀河は多様な歴史を示すため、矮小銀河進化における「自然」と「育成」の二重的役割が浮き彫りになった。

ABSTRACT

We study a sample of 5 dwarf irregular galaxies in the CenA/M83 group, which are companions to the giant elliptical CenA. We aim at deriving their physical properties over their lifetime and compare them to those of dwarfs located in different environments. We use archival HST/ACS data and apply synthetic color-magnitude diagram fitting in order to reconstruct the past star formation activity of the target galaxies. The average star formation rate for the studied galaxies ranges from 10^{-3} up to \sim 7x10^{-2} M_odot/yr, and their mean metallicities correlate with their luminosities (from [Fe/H]\sim -1.4 up to \sim -1.0). The form of the star formation histories varies across the sample, with quiescent periods alternating with intermittent enhancements in the star formation (from a few up to several times the average lifetime value). The dwarfs in this sample formed ~35% to ~60% of their stellar content prior to ~5 Gyr ago. The resulting star formation histories for the CenA companions are similar to those found for comparable Local Group and M81 group dwarfs. We consider this sample of dwarfs together with 5 previously studied M83 dwarf irregular companions. We find no trend of the average star formation rate with tidal index or distance from the main galaxy of the group. However, dwarfs with higher baryonic masses do show higher average star formation rates, underlining the importance of intrinsic properties in governing the evolution of these galaxies. On the other hand, there is also a clear trend when looking at the recent (~0.5-1 Gyr) level of activity. Namely, dwarfs within a denser region of the group appear to have had their star formation quenched while dwarfs located in the group outskirts show a wide range of possible star formation rates, thus indicating that external processes play a fundamental role, complementary to mass, in shaping the star formation histories of dwarf galaxies.

研究の動機と目的

• セプタウルス・ア大銀河団における後期型矮小不規則銀河の星形成歴を理解すること。これは、矮小銀河進化を研究する上で重要な環境である。
• これらの矮小銀河をローカル団やM81団のものと比較し、星形成に及ぼす環境的要因と固有的要因の影響を評価すること。
• 主たるCenA銀河への近接性、あるいは団の密度が、最近の星形成の抑制と相関するかどうかを調査すること。
• バリオン質量および潮汐力が、低質量銀河の星形成効率に果たす役割を特定すること。

提案手法

• CenA団に属する5つの矮小不規則銀河のハッブル宇宙望遠鏡/ACSアーカイブ画像に、合成色等高図（CMD）フィッティングを適用した。
• 星族合成モデルを用いて、観測されたCMDから星形成歴、金属量、全恒星質量を導出した。
• 各銀河について、平均星形成率（SFR）と金属量（[Fe/H]）を算出し、それぞれ約10⁻³〜約7×10⁻² M⊙ yr⁻¹、[Fe/H]は約-1.4〜約-1.0の範囲となった。
• 約50億年前以前に形成された恒星質量の割合を計算したところ、サンプル全体で35%〜60%の範囲となった。
• 異なる年齢の星族の密度マップを作成し、星の空間的分布および移動パターンを可視化した。
• 比較的分析を可能にするために、サンプルに5つのM83団の矮小銀河を追加し、団間における環境的傾向を調査した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CenA団の矮小不規則銀河の星形成歴は、ローカル団やM81団のものとどのように異なるか？
• RQ2 これらの矮小銀河の平均星形成率は、バリオン質量または主たるCenA銀河からの距離と相関するか？
• RQ3 特に密集した団領域と団の外縁部とを比較した場合、最近の星形成に顕著な環境的影響が見られるか？
• RQ4 中性ガス含量およびガス消費 timescale は、密集した環境にいる矮小銀河と孤立した銀河とで顕著に異なるか？
• RQ5 星形成歴の形状は、銀河の環境や固有的性質に応じて体系的に変化するか？

主な発見

• CenA団の5つの矮小不規則銀河の平均星形成率は、約10⁻³ M⊙ yr⁻¹から約7×10⁻² M⊙ yr⁻¹の範囲であり、金属量（[Fe/H]）は-1.4〜-1.0の間で、明るさと正の相関を示した。
• これらの矮小銀河の全恒星質量の35%〜60%が50億年前以前に形成されたことを示し、顕著な初期形成期が存在することが判明した。
• 団の密集した領域に位置する矮小銀河では、最近（0.5〜1 Gyr）の星形成率と平均星形成率の比が低く抑えられており、環境による星形成抑制（quenching）の兆候が示された。
• 平均星形成率とCenAからの距離、あるいは潮汐インデックスとの間に顕著な相関は認められず、長期的なSFRは主に固有の性質によって決定されていることが示唆された。
• バリオン質量が高い矮小銀河は、より高い平均星形成率を示し、内部質量が星形成を規制する上で重要であることを確認した。
• CenAに近い矮小銀河では、中性ガス質量とバリオン質量の比、および平均SFRとの比が顕著に低く、密集した領域におけるガス消費の加速と環境由来のガス剥ぎ取りが進行していることが示された。