[論文レビュー] Aperture corrections for disk galaxy properties derived from the CALIFA survey. Balmer emission lines in spiral galaxies

J. Iglésias-Páramo, J. M. Vı́lchez+38 more|DIGITAL.CSIC (Spanish National Research Council (CSIC))|Apr 5, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 28被引用数 31

ひとこと要約

本研究では、CALIFA調査の空間分解スペクトロスコピーを用いて、104個の渦巻銀河におけるバルマー線の開口補正を導出している。Hα線の放射度とf(Hα)/f(Hβ)比は、0.3から2.5 R₅₀の開口範囲で分散が小さく、信頼性の高い補正が可能である一方、Hα線の等価幅は分散が大きく、信頼性のある開口補正が不可能であり、小口径の開口を用いる際に星形成銀河が静穏銀河と誤分類される懸念が生じる。

ABSTRACT

This work investigates the effect of the aperture size on derived galaxy properties for which we have spatially-resolved optical spectra. We focus on some indicators of star formation activity and dust attenuation for spiral galaxies that have been widely used in previous work on galaxy evolution. We have used 104 spiral galaxies from the CALIFA survey for which 2D spectroscopy with complete spatial coverage is available. From the 3D cubes we have derived growth curves of the most conspicuous Balmer emission lines (Halpha, Hbeta) for circular apertures of different radii centered at the galaxy's nucleus after removing the underlying stellar continuum. We find that the Halpha flux (f(Halpha)) growth curve follows a well defined sequence with aperture radius showing low dispersion around the median value. From this analysis, we derive aperture corrections for galaxies in different magnitude and redshift intervals. Once stellar absorption is properly accounted for, the f(Halpha)/f(Hbeta) ratio growth curve shows a smooth decline, pointing towards the absence of differential dust attenuation as a function of radius. Aperture corrections as a function of the radius are provided in the interval [0.3,2.5]R_50. Finally, the Halpha equivalent width (EW(Halpha)) growth curve increases with the size of the aperture and shows a very large dispersion for small apertures. This large dispersion prevents the use of reliable aperture corrections for this quantity. In addition, this result suggests that separating star-forming and quiescent galaxies based on observed EW(Halpha) through small apertures is likely to result in low EW(Halpha) star-forming galaxies begin classified as quiescent.

研究の動機と目的

• スペクトロスコピー調査における制限された天球カバレッジから得られる銀河の性質に及ぼされる開口効果を定量化すること。
• Hα線の放射度、f(Hα)/f(Hβ)比、Hα線等価幅といった重要な星形成指標の開口補正の信頼性を評価すること。
• 小口径の開口が、EW(Hα)に基づいて星形成銀河が静穏銀河と系統的に誤分類されないかを検証すること。
• 既存および将来の銀河調査で利用可能な経験的開口補正関係を提供すること。

提案手法

• CALIFA調査から、完全な空間的カバレッジを持つ104個の渦巻銀河の3次元スペクトルカーブを取得した。
• 銀河核を中心とするさまざまな半径の円形開口を用いて、HαおよびHβ線の発光度の増加曲線を抽出した。
• 線の放射度および等価幅を測定する前に、背景となる星の連続スペクトルを除去した。
• 全空間的カバレッジから得られた全放射度と比較することで、開口内の放射度と全放射度の差を補正した。
• 補正の信頼性を評価するために、中央値の増加曲線の分散を分析した。
• f(Hα)/f(Hβ)の半径方向プロファイルを用いて、チルドの減光傾向とその半径依存性を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 開口サイズが渦巻銀河におけるHαおよびHβ線の測定放射度にどのように影響するか？
• RQ2 f(Hα)/f(Hβ)比が開口半径とともにどのように変化するか。これは半径方向のチルド減光勾配を示唆するか？
• RQ3 等価幅の半径変動を考慮すると、Hα線等価幅の信頼性のある開口補正が可能か？
• RQ4 小口径の開口が、EW(Hα)に基づく星形成銀河と静穏銀河の分類にどのような影響を与えるか？
• RQ5 傾斜角（正面から見たものと縁から見たもの）は、小口径でのEW(Hα)の観測分散にどのように影響するか？

主な発見

• Hα線の放射度増加曲線は、0.3から2.5 R₅₀の開口範囲で中央値の周囲で分散が小さく、明確で再現性のある挙動を示している。
• f(Hα)/f(Hβ)比は、開口半径が大きくなるに従い滑らかに低下しており、チルド減光の半径方向変化が最小限であることを示唆している。
• f(Hα)およびf(Hα)/f(Hβ)の中央値開口補正は、0.3–2.5 R₅₀の範囲で信頼性があり、適用可能である。
• Hα線等価幅の増加曲線は、小口径（r/R₅₀ ≤ 1.3）で高い分散（σ > 0.3）を示しており、信頼性のある開口補正が不可能である。
• 全EW(Hα) = 6 Åの正面から見た渦巻銀河において、R₅₀未満の開口で観測されたEW(Hα) ≤ 3 Åである確率は50％であり、静穏銀河と誤分類されるリスクがある。
• EW(Hα)の大きな半径方向分散は、小口径測定が星形成銀河の分類に信頼できないことを示しており、特に正面から見た系において顕著である。