[論文レビュー] Halpha3: an Halpha imaging survey of HI selected galaxies from ALFALFA. III. Nurture shapes up the Hubble sequence in the Great Wall

Giuseppe Gavazzi, G. Savorgnan+8 more|arXiv (Cornell University)|Mar 10, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 2被引用数 35

ひとこと要約

本研究では、Hα³調査から得たHα狭帯域画像を用い、コマスーパークラスタ内のHI選択銀河における最近の星形成を追跡した。その結果、HIを多く含む遅いタイプ銀河から静止した早いタイプ銀河へと至る四段階の形態的系列が明らかになった。結果から、環境的プロセス、特にラム圧ストリッピングが、星形成の外側から内側への順次停止を引き起こしており、星形成率が10⁹ M☉以上の星質量を持つ銀河が約75億年間で年間約100個の割合で変化していることが示された。これは、密度の高い環境におけるハッブル図の形成が、環境による育成（nurture）に起因するものであることを支持する。

ABSTRACT

We present the analysis of Halpha3, an Halpha imaging survey of galaxies selected from the HI ALFALFA Survey in the Coma Supercluster. By using the Halpha line as a tracer of the "instantaneous" star formation, complemented with optical colors from SDSS we explore the hypothesis that a morphological sequence of galaxies of progressively earlier type, lower gas-content exists in the neighborhood of the Coma cluster, with specific star formation activity decreasing with increasing local galaxy density and velocity dispersion. In the dwarf regime (8.5

研究の動機と目的

• コマスーパークラスタ内のHI選択銀河の星形成および形態的進化が、環境の密度と速度分散にどのように影響を受けるかを調査すること。
• 密度の高いクラスタ環境では、次第に早いタイプでガス含量が低い銀河の系列が形成されるという仮説を検証すること。
• コマクラスタに向かって降着するHIを多く含む銀河の星形成の停止を引き起こす主なメカニズムがラム圧ストリッピングであるかどうかを特定すること。
• クラスタの最も密度の高い領域における遅いタイプから早いタイプへの銀河変化の速度と時間スケールを定量化すること。

提案手法

• Hα狭帯域画像観測をサンペドロ・マルティール天文台で実施し、ALFALFA調査から得たHI選択銀河の瞬間的星形成率（SFR）を測定した。
• スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）の光学的光度測定値を用いて、補正済みの絶対等級色と減光補正を行い、特定星形成率（SSFR）の評価を可能にした。
• 銀河の形態的タイプ（スパイラル、不規則銀河、早いタイプ）と星質量の階層（10⁹から10¹¹.⁵ M☉）に分け、質量と環境にわたる傾向を分析した。
• 銀河の局所的密度と速度分散を測定し、形態的および星形成特性との相関関係を分析することで、変化の環境的要因を同定した。
• Hα³調査の感度は、100 MpcまでSFR > 0.1 M☉ yr⁻¹を検出可能であり、コマ領域におけるHIを多く含む銀河の星形成の完全な把握が可能になった。
• スケーリング関係（M_HI 対 M_*、SFR 対 M_*、SSFR 対 M_*）に対して線形回帰およびバイセクタ法を適用し、コマスーパークラスタ全域における相関関係と傾向を定量化した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コマスーパークラスタにおけるハッブル図は、降着するHIを多く含む銀河の環境的星形成停止によって形成されるのか？
• RQ2 ラム圧ストリッピングは、HIを多く含む遅いタイプ銀河を静止した早いタイプ銀河へと変化させる主要なメカニズムとして果たす役割を果たすのか？
• RQ3 高密度環境における遅いタイプから早いタイプへの形態的系列に沿って、特定星形成率（SSFR）はどのように進化するのか？
• RQ4 コマクラスタにおける銀河変化の時間スケールと速度は何か？また、これは宇宙のダウンサイズインジケータとどのように比較できるか？
• RQ5 コマスーパークラスタの異なる局所的銀河密度において、HI質量、星質量、星形成率の関係はどのように変化するか？

主な発見

• 矮星領域（8.5 < log(M_*/M☉) < 9.5）において、四段階の形態的系列が特定された。これは、広がった領域および核内に星形成を示すHIを多く含む遅いタイプ銀河から、検出不能な星形成を示さない静止した早いタイプ銀河へと至る。
• 系列は、減光補正済み（g-r）色が約0.5 magの単調な赤化を示し、特定星形成率は約10⁻¹⁰ yr⁻¹から検出不能レベルまで低下した。
• 星形成の停止は、外側ディスクから中心に向かって進行しており、ラム圧ストリッピングによって引き起こされる外側から内側への停止と整合的である。
• 変化の速度は、過去7.5ギガ年間にわたり、log(M_*/M☉) > 9.0の銀河が年間約100個の割合で推定された。これは持続的な降着とクラスタの形成を示している。
• コマスーパークラスタにおけるSFR–M_*およびSSFR–M_*関係は、局所宇宙と比較して低質量領域で勾配が小さく、散らばりが大きい傾向を示しており、環境的星形成停止の影響と整合的である。
• コマにおけるHI質量–星質量関係は、局所宇宙と比較して、同じ質量でガス分率が低く、密度の高い環境における顕著なHIの枯渇を示している。