[論文レビュー] GMASS ultradeep spectroscopy of galaxies at z ~ 2. IV. The variety of dust populations

Stefan Noll, D. Pierini+15 more|arXiv (Cornell University)|Mar 24, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 110被引用数 53

ひとこと要約

本研究では、GMASS調査の深紫外スペクトロスコピー（FORS 2）を用いて、1 < z < 2.5の78個の高赤方偏移銀河における紫外線減光曲線を分析した。その結果、30%の銀河が顕著な2175 ÅのUVバンプを示しており、これは、小マジアン・ギャラクシー（SMC）ではなく、はくちょう座銀河（Milky Way）や大マジアン・ギャラクシー（LMC）に類似したダスト特性を示している。この結果は、赤色巨星分支星（AGB）からのダストがすでに銀河間物質を豊かにしていたことを示唆し、LMCに類似した減光曲線と広がったUVバンプは、効率的なダスト自己遮蔽を伴う過酷で活発な環境を示している。

ABSTRACT

The properties of dust attenuation at rest-frame UV wavelengths are inferred from very high-quality FORS2 spectra of 78 galaxies from the GMASS survey at 1

研究の動機と目的

• 1 < z < 2.5の高赤方偏移の星形成銀河におけるダスト減光曲線の性質を特定すること。
• 特定のダスト粒子集団を示す2175 ÅのUVバンプが、これらの銀河に存在するかどうかを評価し、高赤方偏移の星形成爆発においてSMCに類似したダストを仮定するという仮定に挑戦すること。
• UVバンプの存在が、ダスト粒子の組成、星族の年齢、銀河外流に与える影響を調査すること。
• Calzetti法が、UVバンプが存在する場合に高赤方偏移銀河のダスト減光を適切に記述できるかどうかを評価すること。

提案手法

• GMASS調査の78個の銀河のrest-frame紫外線連続スペクトルを、高精度なFORS 2スペクトロスコピーを用いて分析した。
• 放射線輸送と星族合成を用いてUV減光曲線をモデル化し、2175 Å特徴にパラメトリックフィットを施した。
• UVバンプの形状と幅を特徴付けるために、ローレンツ型プロファイルをフィットした。
• UVバンプの有無と強度を、赤外線光度（8 µm）、UV傾き、および星間吸収ラインの等価幅と相関させた。
• ガラクティック・ウィンドまたはスーパーウインドを想定した状況下でダスト分布をモデル化し、観測された減光曲線に与える影響を評価した。
• モデルの妥当性を評価するために、局所の減光法則（はくちょう座銀河、LMC、SMC）およびCalzetti法と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1 < z < 2.5の高赤方偏移の星形成銀河は、はくちょう座銀河やLMCに類似したダストを示す2175 ÅのUVバンプを減光曲線に示すか？
• RQ2 これらの銀河におけるUVバンプの幅と強度は、特にLMCとSMCの局所減光法則とどのように比較されるか？
• RQ3 UVバンプの存在が、ダスト粒子の組成および初期銀河進化における漸近巨星分支星（AGB）の役割に何を示唆するか？
• RQ4 ガラクティック・ウィンドまたはスーパーウインドは、これらの高赤方偏移系における観測された減光曲線にどの程度の影響を及ぼすか？
• RQ5 Calzetti法は、これらの銀河におけるダスト減光を正確に記述できるか、それともUVバンプを含む修正された法則が必要か？

主な発見

• 1 < z < 2.5の78個のGMASS銀河のうち、少なくとも30%が顕著な2175 ÅのUVバンプを示しており、これは、はくちょう座銀河や大マジアン・ギャラクシー（LMC）に類似したダスト特性を示している。
• これらの銀河におけるUVバンプは、通常、LMCやはくちょう座銀河で観測されたものと比較して60%の幅である。これは、30 Doradus付近のスーパーシェルLMC 2に類似したダスト環境を示している。
• 顕著なUVバンプを示す銀河は、より高いrest-frame 8 µm光度を示しており、これはAGB星の進化生成物である多環芳香族炭化水素（PAH）の強力な放射を示している。
• 同様に、これらの銀河は、Si、S、C、Fe、MgなどのUV星間吸収ラインの等価幅が大きく、より進化した星族と高い金属量を示している。
• UVバンプの存在は、有機炭素と非晶質ケイ酸塩を含む複数のダストキャリアが既に存在していたことを示唆しており、z ~ 2でAGB星からの早期ダスト生成が行われていたことを支持する。
• LMCに類似した減光曲線を示す銀河は、より高いダスト含有量と強いUV減光を示しており、これは、ダスト自己遮蔽と高い星形成率が、過酷な環境下でも微小ダスト粒子を保持するのに寄与していることを示している。