[論文レビュー] Embedded clusters in NGC1808 central starburst - Near-infrared imaging and spectroscopy

E. Galliano, D. Alloin|arXiv (Cornell University)|May 28, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 9被引用数 14

ひとこと要約

本研究は、近赤外線画像および分光法を用いて、NGC1808の中心の星形成領域における中赤外線および電波源が、深く埋もれた若い星団であることを確認した。L’バンド画像では唯一の源（M8）が検出されたが、3つの星団（M3、M6、M8）の分光法により強いイオン化水素線が観測され、高赤外減光（A_V ≈ 10–15）およびイオン化光子放出率（約10^52 s⁻¹）が示され、それぞれ約1000個のO6型星からなる星団と整合的である。

ABSTRACT

In the course of a mid-infrared imaging campaign of close-by active galaxies, we discovered the mid-infrared counterparts of bright compact radio sources in the central star-forming region of NGC1808. We aim at confirming that these sources are deeply embedded, young star clusters and at deriving some of their intrinsic properties. To complement the mid-infrared data, we have collected a set of near-infrared data with ISAAC at the VLT: J, Ks, and L' images, as well as low-resolution, long-slit spectra for three of the sources. Surprisingly, the new images unveil a near-infrared counterpart for only one of the mid-infrared/radio sources, namely M8 in the L' band. All the other sources are so deeply embedded that their emission does not pop out above an extended diffuse near-infrared emission. The near-infrared spectra of the sources look alike, with intense, ionised hydrogen lines. This supports the interpretation of these sources in terms of embedded young clusters. We derive extinctions and ionising photon production rates for two of the clusters.

研究の動機と目的

• NGC1808の中心星形成領域における中赤外線および電波源が、深く埋もれた若い星団であることを確認すること。
• 初期星形成段階における高い赤外減光を克服するため、近赤外線データを用いてこれらの星団を検出し、特徴を特徴づけること。
• 星団の固有の性質、例えば赤外減光およびイオン化光子生成率を導出すること。
• 極めてほこりが多い星団における近赤外線検出の限界を評価し、MIRおよび電波波長を主たる手法として提唱すること。
• イオン化ガス内の運動学的構造を調査し、星団の風などのフィードバック機構を推定すること。

提案手法

• VLTのISAACを用いて、近赤外線のJ、Ks、およびL’バンド画像を取得し、埋もれた星団を検出すること。
• 3つの源（M3、M6、M8）に対して、2–4 µm範囲の低分解能長スリット分光法を実施し、星雲の発光線を分析すること。
• 赤外減光（A_V）の推定に、Brγ/Brα線の輝度比を用い、ケースB再結合および前方に存在するほこりの減光を仮定する。
• 標準的な再結合線の輝度関係（Q(H⁺) ∝ L(Hα)/hν_Hα × α_B/α_eff_Hα）を適用し、イオン化光子生成率を推定すること。
• 10–20%の不確実性を伴うフラックスを補正したが、大気吸収特徴の影響を受ける青側の線では不確実性が高くなる。
• Gallianoら（2005年）、Collisonら（1994年）の先行研究からのMIRおよび電波データを組み合わせ、源のクロスアイデンティフィケーションを実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC1808の中心星形成領域における中赤外線および電波源は、本当に深く埋もれた若い星団であるのか？
• RQ2 中赤外線および電波で明るいにもかかわらず、なぜこれらの源の多くが近赤外線画像で検出されないのか？
• RQ3 埋もれた星団の固有の赤外減光およびイオン化光子生成率は何か？
• RQ4 イオン化ガス内の運動学的構造は、星団風などのフィードバック機構を示唆するのか？
• RQ5 スペクトル診断に基づいて、埋もれた星団の年齢の上限は何か？

主な発見

• L’バンド画像では唯一の源、M8のみが検出されたが、他のすべての中赤外線／電波源はJ、Ks、およびL’バンドで検出されなかった。これは極めて高い赤外減光を示している。
• M3、M6、M8の分光法により強い星雲発光線、特にBrγおよびPaα線が観測され、これらが若い埋もれた星団としての同定を確認した。
• M6およびM8の赤外減光推定値は、それぞれA_V = 10.2およびA_V = 15.0であり、ケースB再結合を仮定したBrγ/Brα輝度比から導出された。
• 赤外減光補正後のBrγ輝度は、M6で8.9 × 10⁻¹⁵ erg s⁻¹ cm⁻²、M8で9.5 × 10⁻¹⁵ erg s⁻¹ cm⁻²であった。
• イオン化光子放出率は、M6で9.6 × 10⁵¹ s⁻¹、M8で10.2 × 10⁵¹ s⁻¹と推定され、それぞれ約1000個のO6型星に相当する。
• M6およびM8周辺のBrγ線プロファイルには複雑な速度構造が見られ、イオン化ガスの噴出または星団風の存在を示唆している。