[論文レビュー] Environmental effects in galaxies: Molecular Gas, Star Formation, and Activity

D. F. de Mello, Tommy Wiklind+1 more|ArXiv.org|Oct 31, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 40被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、光学およびミリ波長分光法を用いて、密集した銀河団内とフィールド環境における中程度のスパイラル銀河の環境的影響を調査した。密集した環境にいる銀河は、同様の星形成効率を示すにもかかわらず、分子ガス含有量が低く、原子ガス割合が高く、星形成率が低い傾向にある。これは、環境的プロセスが分子ガスの形成を抑制するか、時間とともにガスを枯渇させることが原因であると考えられ、相互作用による星形成の促進とは異なる。

ABSTRACT

In order to study whether there is any correlation between nuclear activities, gas content, and the environment where galaxies reside, we have obtained optical and millimetric spectra for a well-defined sample of intermediate Hubble type spirals in dense environments and in the field. We found that these spirals in dense environments have on average: less molecular gas per blue luminosity, higher atomic gas fraction, lower current star formation rate, and the same star formation efficiency as field galaxies. Although none of these results stand out as a single strong diagnostic, given their statistical significance, taken together they indicate a trend for diminished gas content and star formation activity in galaxies in high density environments. Our results suggest that galaxies in dense environments have either (i) consumed their molecular gas via star formation in the past or (ii) that dense environments leads to an inhibition of molecular gas from atomic phase. The similarities in star formation efficiency of the dense environments and field galaxies suggest that the physical processes controling the formation of stars from the molecular gas are local rather than global. We also found that star formation rate per blue luminosity increases linearly as the total amount of gas increases in LINERs. This result, based on a small sample, suggests that LINERs are powered by star formation rather than an AGN.

研究の動機と目的

• 中程度のハッブル型スパイラル銀河における、銀河環境が分子ガス含有量、星形成、および核活動に与える影響を特定すること。
• 密集した環境が、ガスの枯渇または変換によって星形成を抑制するか、あるいは促進するかを検証すること。
• 銀河団内とフィールドにいる銀河における星形成効率に差があるかどうかを評価すること。
• 特に、星形成かAGNによって駆動されているかを検討するため、密集環境におけるLINERの性質を調査すること。

提案手法

• チリのESO 1.52m望遠鏡およびSEST 15mサブミリ波長望遠鏡を用いて、光学およびミリ波長（CO）分光法を取得した。
• 青光度（L_B）、CO(1-0)線放出からの分子ガス質量（M_H2）、21 cm線観測からのHI質量（M_HI）を測定した。
• 遠赤外線光度（L_FIR）を用いて星形成率（SFR）を計算し、L_FIR ∝ SFR と仮定した。
• 星形成効率（SFE）を L_FIR / M_H2 および L_FIR / (M_HI + M_H2) として計算し、ガスから星形成への変換効率を評価した。
• 累積分布関数および統計的検定を用いて、高密度標本（HDS）とコントロール標本（CS）の銀河を比較した。
• 核活動（LINER、セイフェルトなど）に基づいて銀河を分類し、タイプごとのガスおよび光度特性を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 密集した環境にいる銀河は、フィールド環境の銀河と比較して、分子ガス含有量が低いと見られるか？
• RQ2 星形成効率（SFE）は、高密度環境にいる銀河とフィールドにいる銀河で異なるか？
• RQ3 原子ガス（HI）は、密集した銀河団内にいる銀河の星形成特性にどのように寄与しているか？
• RQ4 密集環境にいるLINERは、AGNではなく星形成によって駆動されている可能性がより高いか？
• RQ5 環境の密度が、原子ガスから分子ガスを形成することを抑制しているのか、それとも過去の星形成の増幅によるガスの枯渇が原因なのか？

主な発見

• HDS銀河は、CS銀河と比較して、青光度あたりの分子ガス質量（M_H2 / L_B）が平均で30–40%低い。
• HDS銀河の原子ガス割合（M_HI / M_H2）は顕著に高く、中央値の比はCS銀河と比較して約1.5倍高い。
• HDS銀河の星形成率（L_FIR / L_B）は、CS銀河と比較して約30–50%低い。これは、現在の星形成活動が抑制されていることを示している。
• 星形成効率（SFE = L_FIR / M_H2）は、HDSとCS銀河の間で統計的に有意な差がなく、分子ガスからの星形成は局所的プロセスによって支配されていると考えられる。
• サンプル内のLINERでは、L_FIRと分子ガス質量の間に強い線形相関が見られ、低下したダスト温度と低いSFEが観測され、AGN活動ではなく老化した星形成爆発（starburst）と整合的である。
• M_HI / M_H2 の累積分布はHDSとCSで顕著に異なり、HDSでは比が高くなる傾向にあるが、サンプル内の形態的不均一性により制限を受ける。