[論文レビュー] Do blue compact galaxies have red halos?

Erik Zackrisson, Genoveva Micheva+2 more|ArXiv.org|Feb 26, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、青色コンpakト銀河（BCGs）の明るくない外縁部における赤色過剰の起源を再評価し、近赤外分光合成モデルの最新進展により、標準的なIMF解釈における金属量の必要性が Z ≈ 0.020 から Z ≤ 0.008 に低下することを示している。主な発見は、下部が重いIMFやディスク銀河に見られるような特異な赤色ハローの必要性を排除し、中程度の金属量とやや強いダスト赤化を伴う標準的な初期質量関数が、観測された V-K および B-V 色を説明可能であるということである。

ABSTRACT

Red halos are faint, extended and extremely red structures that have been reported around various types of galaxies since the mid-1990s. The colours of these halos are too red to be reconciled with any hitherto known type of stellar population, and instead indicative of a very bottom-heavy stellar initial mass function (IMF). Due to the large mass-to-light ratios of such stellar halos, they could contribute substantially to the baryonic masses of galaxies while adding very little to their overall luminosities. The red halos of galaxies therefore constitute potential reservoirs for some of the baryons still missing from inventories in the low-redshift Universe. While most studies of red halos have focused on disk galaxies, a red excess has also been reported in the faint outskirts of blue compact galaxies (BCGs). A bottom-heavy IMF can explain the colours of these structures as well, but due to model degeneracies, stellar populations with standard IMFs and abnormally high metallicities have also been demonstrated to fit the data. Here, we show that due to recent developments in the field of spectral synthesis, the metallicities required in this alternative scenario may be less extreme than previously thought. This suggests that the red excess seen in the outskirts of BCGs may stem from a normal, intermediate-metallicity host galaxy rather than a red halo of the type seen around disk galaxies. The inferred host metallicity does, however, still require the host to be more metal-rich than the gas in the central starburst of BCGs, in contradiction with current simulations of how BCGs form.

研究の動機と目的

• 青色コンパクト銀河（BCGs）の明るくない外縁部における赤色過剰の起源を再評価し、これはもともと下部が重い初期質量関数（IMF）を有する赤色ハローに起因するとされてきた。
• 近赤外分光合成モデルの最近の進展が、BCGハローの観測された光学／近赤外色の解釈をどのように変えるかを調査する。
• 標準的なIMFに中程度の金属量とダスト赤化を組み合わせた場合、観測された V-K および B-V 色を再現できるかを検証し、極端な星族モデルを避ける。
• BCGにおける推定された宿主金属量と観測された中心の星形成爆発金属量（Z ≈ 0.002）との矛盾（現在の形成シミュレーションと相反）を解消する。
• これらのハローが、特異なIMFを介して欠落しているバリオンを占めているのか、それとも標準的な星族が担っているのかを評価し、低赤方偏移銀河におけるバリオン質量予算に与える影響を検討する。

提案手法

• Marigoらの等温線に基づく更新された星族合成モデルを用い、熱的脈動的準巨星系列星（TPAGB）の取り扱いを改善した。
• Salpeterに類似したIMFを有する星族のモデル軌道を再計算し、金属量（Z = 0.0001 から 0.008）と星形成歴を変化させ、BCG外縁部の観測に一致させる。
• BCG（Haro 11を含む）の既存の光度測定データを、V-K および B-V 色-等級空間で再分析し、誤差付きの観測ポイントと新しいモデルを比較した。
• ダスト赤化（E(B-V) ≤ 0.25）を自由パラメータとして取り入れ、標準IMFシナリオにおける金属量の必要性を低減する影響を評価した。
• 新しいモデルの結果を、古い PÉGASE.2 ベースのモデルと比較し、TPAGB のモデル改善に起因する予測 V-K 色の変化を定量した。
• 推定された宿主金属量が、質量-金属量関係（Panterら）と整合的であるかを評価し、観測された中心の星形成爆発金属量（Z ≈ 0.002）と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BCGの明るくない外縁部における赤色過剰は、下部が重いIMFではなく、中程度の金属量とダスト赤化を伴う標準的な初期質量関数で説明可能か？
• RQ2 特にTPAGB星の取り扱いが向上した近赤外分光合成モデルの最新進展が、BCGハローの推定金属量およびIMFにどのように影響するか？
• RQ3 標準的なIMFが観測色に適合するための必要金属量は、以前の推定（例：Z ≥ 0.020）と比べて顕著に低く抑えられるのか（例：Z ≤ 0.008）？
• RQ4 推定された宿主金属量（Z ≈ 0.004–0.008）は、観測された中心の星形成爆発金属量（Z ≈ 0.002）と矛盾するのか？ これはBCG形成シナリオにどのような含意をもたらすか？
• RQ5 特にHaro 11のような極端な例において、BCGハローの観測されたV-K色は、特異な星族を仮定せず、標準的な星族モデルで説明可能か？

主な発見

• 分光合成モデルに更新されたTPAGB星のモデルを組み込むと、中間年齢（数ギガ年）における予測V-K色が顕著に赤くなるため、高金属量の必要性が低下する。
• E(B-V) ≤ 0.25 の中程度のダスト赤化と組み合わせた標準的なSalpeterに類似したIMF（金属量Z = 0.004–0.008）は、BCG外縁部の観測されたV-K色およびB-V色を再現可能である。
• 標準的なIMFシナリオにおける必要金属量は、以前の推定（Z ≥ 0.020）と比べて顕著に低く抑えられ、観測された中心の星形成爆発金属量との矛盾が緩和される。
• 推定された宿主金属量（Z ≈ 0.004–0.008）は、星族質量が約10^10 M☉の質量-金属量関係と整合的であり、銀河質量推定値と本質的な矛盾はないと示唆する。
• 金属量勾配（ハローの金属量が中心の星形成爆発よりも高い）は、現在のBCG形成シミュレーションと矛盾し、低金属量のガス雲が古くから中程度金属量の宿主銀河に崩壊したシナリオを支持する。
• Haro 11の再分析により、そのV-K色は約1マグニチュード過剰に見積もられていた可能性があり、下部が重いIMFの根拠が弱まり、標準的なIMFに中程度金属量を組み合わせたモデルが支持される。