[論文レビュー] Downsizing among disk galaxies and the role of the environment

Giuseppe Gavazzi|ArXiv.org|Jan 19, 2009

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、銀河質量が円盤銀河におけるダウンサイズの主因であることを示しており、星形成率から構造的パラメータまでをカバーする6つの独立したスケーリング関係が強い質量依存性を示している。環境的要因は、ガスの枯渇や星形成停止を加速させるが、根本的な構造的・進化的傾向を形作る上で二次的な役割にとどまる。

ABSTRACT

The study of PopI and PopII indicators in galaxies has a profound impact on our understanding of galaxy evolution. Their present (z=0) ratio suggests that the star formation history of galaxies was primarily dictated by their global mass. Since 1989 Luis Carrasco and I spent most of our sleepless nights gathering H_alpha and near infrared surface photometry of galaxies in the local Universe and focused most of our scientific career on these two indicators trying to convince the community that the mass was the key parameter to their evolution. We were unsuccessful, until in 2004 the Sloan team rediscovered this phenomenon and named it "downsizing"

研究の動機と目的

• 銀河質量が円盤銀河の進化を支配する主要なパラメータであるかどうかを調査し、環境的要因や合体駆動プロセスの影響に挑戦すること。
• 複数の独立した観測量を用いて、質量が大きい銀河がより早くかつより強く星形成を行うというダウンサイズの概念の妥当性を検証すること。
• 同じ質量シーケンス内でのHI欠乏（摂動済み）とHI通常（摂動なし）の銀河を比較することで、環境の役割を評価すること。
• 円盤銀河の構造的および星形成特性が、環境やAGN活動とは独立して主に質量に依存するかどうかを特定すること。

提案手法

• Hバンド等級、HI質量、および形態的タイプ（Sa以降）に基づいて選別された868個の円盤銀河のサンプルをGoldmineデータベースから使用した。
• 環境的影響を調査するため、HI欠乏（HI_def ≤ 0.3）とHI通常（HI_def > 0.4）に銀河を分類した。
• 近赤外域での定常M/L比を仮定し、Hバンド光度を用いて関係式 logM_dyn = logL_H + 0.7 により動的質量を測定した。
• 6つのスケーリング関係を分析した：HI質量、単位質量あたりの現在のSFR、B-H色、近赤外有効表面輝度、光の集中度インデックス、Rバンド核性。
• 現在の星形成効率（誕生率パラメータb）の代理指標として、Hαの等価幅を用いた。
• 星形成歴を推定するためにSEDフィッティングとτモデルを適用し、質量が増加するにつれて減少する1つの自由パrameter τを仮定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 円盤銀河における複数の独立した観測量が銀河質量に比例するか。これはダウンサイズのパラダイムを支持するか。
• RQ2 環境的クエンチング（HI欠乏を介して）が、質量と構造的／星形成特性との間の観測されたスケーリング関係にどの程度影響を及えるか。
• RQ3 円盤銀河における観測されたダウンサイズパターンが、AGNフィードバックや合体活動とは独立して質量制御の星形成歴に一致するか。
• RQ4 表面輝度や集中度といった構造的および光度的特性が、質量と環境のどちらに依存するか。

主な発見

• 星形成、色、表面輝度、集中度、核性の特徴をカバーする6つの独立したスケーリング則が、動的質量に対して強く一貫した相関を示しており、質量駆動のダウンサイズを支持する。
• B-H色インデックスは質量範囲で4等級にわたって変化しており、金属量のみによるものではなく、矮星から質量の大きなスパイラル銀河にかけて星の年齢が本質的に変化していることを示している。
• HI欠乏銀河はB-H色および表面輝度関係でより大きな散らばりを示すが、全体の質量トレンドは依然として頑健であり、環境が質量駆動スケーリングにわずかな影響しか与えないことを示している。
• 集中度インデックスおよびRバンド核性はともに質量とともに非線形的に増加しており、質量の大きな円盤銀河では中心部にバルジに似た構造が顕著であることを示している。
• SEDフィッティングから得られたτパラメータ（星形成 timescale）は質量に反比例しており、質量の大きな銀河がより早くかつより強く星形成を行ったことを示唆し、自然にダウンサイズを説明できる。
• 環境的要因（HI欠乏を介して）は主にガス含量と現在のSFRに影響を与えるが、根本的な質量依存の構造的・光度的トレンドに顕著な変化をもたらさない。