[論文レビュー] Imprints of galaxy evolution on H ii regions Memory of the past uncovered by the CALIFA survey

S. F. Sánchez, E. Pérez+28 more|LA Referencia (Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas)|Sep 29, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 116被引用数 53

ひとこと要約

本研究では、CALIFAサーベイの最大規模のH II領域カタログ（5,000以上）を用い、H II領域のイオン化状態が単に光電離モデルによって決定されるのではなく、銀河の進化の痕跡を保持していることを示した。主な発見は、H II領域がBPT図における位置が、宿主銀河の形態、銀河中心からの距離、および下部星団の性質（年齢と金属量）と強く相関していることであり、それらが短い寿命にもかかわらず、局所的な星形成および化学増幅の歴史を「記憶」していることを示している。

ABSTRACT

H ii regions in galaxies are the sites of star formation and thus particular places to understand the build-up of stellar mass in the universe. The line ratios of this ionized gas are frequently used to characterize the ionization conditions. We use the Hii regions catalogue from the CALIFA survey (~5000 H ii regions), to explore their distribution across the classical [OIII]/Hbeta vs. [NII]/Halpha diagnostic diagram, and how it depends on the oxygen abundance, ionization parameter, electron density, and dust attenuation. We compared the line ratios with predictions from photoionization models. Finally, we explore the dependences on the properties of the host galaxies, the location within those galaxies and the properties of the underlying stellar population. We found that the location within the BPT diagrams is not totally predicted by photoionization models. Indeed, it depends on the properties of the host galaxies, their galactocentric distances and the properties of the underlying stellar population. These results indicate that although H ii regions are short lived events, they are affected by the total underlying stellar population. One may say that H ii regions keep a memory of the stellar evolution and chemical enrichment that have left an imprint on the both the ionizing stellar population and the ionized gas

研究の動機と目的

• H II領域のイオン化状態とその下部星団の性質との間の物理的関係を調査すること。
• 標準的な光電離モデルの予測とは異なる、観測されたH II領域のBPT図における分布の原因を特定すること。
• BPT図全体にわたるイオン化パラメータ、酸素質量分率、電子密度、チリの減光に関する経験的傾向の起源を探索すること。
• これらの傾向が銀河の統合的星形成および化学進化の歴史を反映しているかどうかを評価すること。
• 光電離モデルに依存しない物理的説明を提示し、観測されたイオン化パラメータと酸素質量分率の相関を解明すること。

提案手法

• 5,000以上の領域を含む、同種で最大のスペクトロスコピックカタログであるCALIFA H II領域カタログを活用した。
• BPT図（[O iii]/Hβ 対 [N ii]/Hα の線幅比）におけるH II領域の分布を、光電離モデルの予測と比較した。
• イオン化パラメータ、酸素質量分率、電子密度、チリの減光と、宿主銀河の性質（形態、銀河中心からの距離）との相関を分析した。
• 観測された傾向が光電離モデルと整合するかを評価し、代替的説明を要する乖離を同定した。
• イオン化パラメータと金属量の間の物理的メカニズムを、金属線のブランケット効果およびイオン化星の光学率を通じて提示した。
• 星団合成モデルを用いて、H II領域の性質とその下部星団の年齢および金属量との関係を結びつけた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜCALIFAサーベイのH II領域は、光電離モデルが予測するパラメータ空間を均一に占めないのか？
• RQ2 観測されたH II領域におけるイオン化パラメータと酸素質量分率の相関を説明する物理的メカニズムは何か？
• RQ3 H II領域のイオン化状態が、その下部星団の性質によってどの程度決定されているのか？
• RQ4 銀河の形態と銀河中心からの距離は、H II領域がBPT図でどの位置に位置するかにどのように影響するか？
• RQ5 電子密度、チリの減光、イオン化パラメータの観測傾向は、単に光電離プロセスによって説明可能か？

主な発見

• H II領域は、光電離モデルが予測するパラメータ空間を完全にカバーしておらず、追加の物理的制約があることを示している。
• イオン化パラメータと酸素質量分率の相関は、光電離モデルだけでは説明できず、星団の進化および金属量との深い関係を示唆している。
• 電子密度の傾向は光電離モデルと整合的であるが、他の傾向（例：イオン化パラメータ対金属量）は整合しない。
• H II領域がBPT図でどの位置にあるかは、主に宿主銀河の形態、銀河中心からの距離、および下部星団の年齢と金属量によって決定される。
• 金属量のトレーサーたる酸素質量分率は、下部星団の性質と強く相関しており、H II領域が化学進化の痕跡を引き継いでいることを示している。
• 短命であるにもかかわらず、H II領域はそのイオン化状態を通じて、局所的な星形成および金属増幅の歴史を「記憶」していることが証明されている。