[論文レビュー] Far infrared and Ultraviolet emissions of individual galaxies at z=0: selection effects on the estimate of the dust extinction

V. Buat, J. Donas+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 5, 1999

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、近距離銀河（z=0）の遠赤外線（FIR）および紫外線（UV）放射を分析し、ダスト減光推定値における選択効果を評価する。IRASおよびFOCAのデータを用いて、FIR対UVの放射率比が明るさとともに増加することを明らかにした。これは、60 µmの明るさが10倍に増加するごとにUV減光が約0.5 mag増加することを示しており、全局所の星形成率密度は0.03 ± 0.01 h M☉/yr/Mpc³に達する。これは0.2 µmにおける全宇宙的減光量が0.75 magに相当する。

ABSTRACT

We have cross-correlated Far Infrared (IRAS) and UV (FOCA) observations of galaxies to construct a sample of FIR selected galaxies with a UV observation at 0.2 microns. The FIR and UV properties of this sample are compared to the mean properties of the local Universe deduced from the luminosity distributions at both wavelengths. Almost all the galaxies of our sample have a FIR to UV flux ratio larger than the ratio of the FIR and UV luminosity densities, this effect becoming worse as the galaxies become brighter: the increase of the UV (0.2 microns) extinction is about 0.5 mag per decade of FIR (60 microns) luminosity. Quantitative star formation rates are estimated by adding the contribution of the FIR and UV emissions. They are found consistent with the corrections for extinction deduced from the FIR to UV flux ratio. A total local volume-average star formation rate is calculated by summing the contribution of the FIR and UV wavelengths bands. Each band contributes for an almost similar amount to the total star formation rate with rho_{SFR} = 0.03 +/- 0.01 h M solar/yr/Mpc^3 at z=0. This is equivalent to a global extinction of 0.75 mag to apply to the local luminosity density at 0.2 microns. The trend of a larger FIR to UV flux ratio for a larger FIR luminosity found for our sample of nearby galaxies is extended and amplified toward the very large FIR luminosities when we consider the galaxies detected by ISOCAM in a CFRS field and the Ultra Luminous Infrared Galaxies at low and high redshift. A UV extinction is tentatively estimated for these objects.

研究の動機と目的

• FIR選択銀河サンプルにおける選択効果が、UV観測から得られるダスト減光推定値に与えるバイアスを調査すること。
• 局所銀河（z=0）におけるFIR明るさとUV減光の関係を定量化すること。
• ダスト減光補正を施したFIRおよびUV明るさを組み合わせることで一貫性のある星形成率（SFR）を導出すること。
• FIR/UV放射率比が明るさとともに増加するという観測結果を、より高い赤方偏移およびより明るい系、例えばULIRGやISOCAMで検出された銀河へと拡張すること。
• FIRおよびUVデータを統合した結果に基づき、局所のUV明るさ密度に対する全宇宙的減光補正量を推定すること。

提案手法

• IRASの遠赤外線データとFOCAの紫外線観測データをクロス相関させ、0.2 µmのUVカバーを有するFIR選択銀河のサンプルを構築した。
• サンプルのFIR対UV放射率比を、局所の明るさ密度比と比較することで、系統的なバイアスを評価した。
• 標準的な減光則を仮定し、ダストが存在しない場合のUV対FIR明るさ比が一定であると仮定して、FIR対UV放射率比からダスト減光を推定した。
• FIRおよびUV放射の寄与を合算し、放射率比から導出された減光補正を適用することで、全星形成率（SFR）を計算した。
• FIR/UV放射率比のトレンドの妥当性を検証するため、CFRS領域のISOCAM検出銀河および高赤方偏移ULIRGに対しても分析を拡張した。
• 両バンドの寄与を統合することで、局所のUV明るさ密度（0.2 µm）に対する全宇宙的減光補正量が0.75 magであると導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 FIR選択サンプルにおける選択効果は、局所銀河のUVデータから得られるダスト減光推定値にどのように影響を与えるか？
• RQ2 近接銀河におけるUV減光はFIR明るさに依存するか。この関係は明るさに比例するか？
• RQ3 ダスト補正を施したFIRおよびUV明るさを組み合わせた場合、一貫性のある星形成率推定値が得られるか。
• RQ4 FIR/UV放射率比が明るさとともに増加するという観測トレンドは、ULIRG や高赤方偏移銀河といったより明るい系に対しても成立するか？
• RQ5 FIRおよびUVデータを用いてダスト減光補正を施した場合、全局所の体積平均星形成率密度はどの程度か？

主な発見

• サンプルにおけるFIR対UV放射率比は、局所の明るさ密度比よりも系統的に高いことから、より高い減光を受ける系への選択バイアスがあることが示された。
• 60 µm明るさが10倍に増加するごとに、UV減光は約0.5 mag増加する。これは明るさ依存の強い減光トレンドを示している。
• FIRおよびUV明るさの合算から得られた星形成率は、FIR対UV放射率比から補正した値と一貫しており、この手法の妥当性が裏付けられた。
• 全局所星形成率密度は0.03 ± 0.01 h M☉/yr/Mpc³であり、両バンド（FIRおよびUV）が全SFRにほぼ同等の寄与をしている。
• 0.2 µmにおける局所UV明るさ密度に対する全宇宙的減光補正量は0.75 magであり、観測された放射率比トレンドと整合的である。
• 高明るさ系、特にULIRGおよびCFRS領域のISOCAM検出銀河において、FIR/UV放射率比が明るさとともに増加するトレンドがさらに顕著に現れ、明るさと減光の間には頑健な関係があることが示唆された。