[論文レビュー] Anomalously low PAH emission from low-luminosity galaxies

David W. Hogg, Christy Tremonti+6 more|Aug 23, 2004

CCD and CMOS Imaging Sensors被引用数 36

ひとこと要約

本研究は、スローン・デジタル・スカイ・サーベイ（SDSS）と重複するスパitzer IRACデータを用いて、低光度銀河における中赤外PAH発光を調査した。低光度の星形成銀河では、異常な低PAH/星光比を示しており、これは低金属量と関連している可能性がある。また、PAH発光が星形成の強力な tracer であるのは高光度銀河に限られ、矮星銀河ではその信頼性が低下することが確認された。

ABSTRACT

The Spitzer Space Telescope First Look Survey Infrared Array Camera (IRAC) near and mid-infrared imaging data partially overlaps the Sloan Digital Sky Survey (SDSS), with 313 visually selected (r<17.6 mag) SDSS Main Sample galaxies in the overlap region. The 3.5 and 7.8 um properties of the galaxies are investigated in the context of their visual properties, where the IRAC [3.5] magnitude primarily measures starlight, and the [7.8] magnitude primarily measures PAH emission from the interstellar medium. As expected, we find a strong inverse correlation between [3.5]-[7.8] and visual color; galaxies red in visual colors (`red galaxies') tend to show very little dust and molecular emission (low `PAH-to-star' ratios), and galaxies blue in visual colors (`blue galaxies,' ie, star-forming galaxies) tend to show large PAH-to-star ratios. Red galaxies with high PAH-to-star ratios tend to be edge-on disks reddened by dust lanes. Simple, visually inferred attenuation corrections bring the visual colors of these galaxies in line with those of face-on disks; ie, PAH emission is closely related to attenuation-corrected, optically inferred star-formation rates. Blue galaxies with anomalously low PAH-to-star ratios are all low-luminosity star-forming galaxies. There is some weak evidence in this sample that the deficiency in PAH emission for these low-luminosity galaxies may be related to emission-line metallicity.

研究の動機と目的

• 重複するスパイザーとSDSSデータを用いて、銀河における中赤外PAH発光と光学的性質の関係を調査すること。
• 低光度の星形成銀河が、より高光度の銀河と比較して異常なPAH発光を示すかどうかを特定すること。
• 観察された低光度銀河におけるPAH欠如の原因として、金属量、ダストの幾何構造、または放射場が寄与しているかどうかを評価すること。
• 銀河の光度および金属量の範囲にわたって、PAH発光が星形成速度トレーサーとして信頼できるかどうかを評価すること。
• 大規模な調査における光度赤方偏移およびK補正に与えるPAH発光の多様性の意味を検討すること。

提案手法

• スパイザー・ファースト・ルック・サーベイのIRAC 3.5および7.8 μmの光度測定と、視覚的に選別された313個のSDSS銀河を照合した。
• 星光の代理としてIRAC [3.5] 視等級を、星間媒体からのPAH発光のトレーサーとして[7.8] 視等級を用いた。
• [3.5]–[7.8] 色をPAH/星光比の代理として分析し、光学的色、光度、形態と相関させた。
• 赤方偏移z ≈ 0.1における静止フレーム光学色への変換を目的として、SDSS光度にK補正を適用した。これにより、赤方偏移にわたる一貫性のある比較が可能になった。
• 発光線比（例：[N II]/[O II]）を用いて金属量を評価し、低光度銀河におけるPAH/星光比と相関させた。
• K補正のバイアスの有無を検証するため、光度傾向と赤方偏移分布を比較したが、結果のPAH欠如を説明するための欠落K補正の証拠は得られなかった。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ低光度の星形成銀河では、スパイザー7.8 μmバンドで異常な低PAH発光が観測されるのか？
• RQ2 低光度銀河におけるPAH発光の欠如は、その低金属量と関連しているのか？
• RQ3 PAH/星光比はどのように銀河の光度および光学的色と変化するのか？ そしてこれは星形成トレーサーにどのような意味を持つのか？
• RQ4 矮星銀河におけるダストの幾何構造や放射場が、検出可能なPAH発光をどれほど抑制しているのか？
• RQ5 PAH発光の多様性は、大規模な調査における光度赤方偏移推定およびK補正スキームにどのように影響を与えるのか？

主な発見

• 低光度の星形成銀河（矮星）は、星光に対して顕著にPAH発光が不足しており、[3.5]–[7.8] 色が異常に低いことが判明した。
• PAH/星光比は光度と強く相関しており、サンプル内で最も光度が低い銀河で最小値を示した。
• 低発光線金属量とPAH欠如の間には弱いが示唆的な相関が認められた。
• この傾向は、欠落したK補正によるものではない。光度-赤方偏移分布は、観察されたPAH欠如を説明できない。
• 赤い、活動のない銀河は期待通り低PAH発光を示したが、ダスト帯を伴う縁側赤いディスクでは、視覚的減光補正を施した後、PAH発光が強化された。
• PAH発光は高光度銀河においてのみ信頼できる星形成トレーサーである。低質量・低金属量系ではその信頼性が失われる。