[論文レビュー] Integral Field Spectroscopy of a sample of nearby galaxies. I. Sample, Observations and Data Reduction

E. Mármol-Queraltó, S. F. Sánchez+7 more|LA Referencia (Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas)|Jun 21, 2011

Spectroscopy and Laser Applications参考文献 51被引用数 20

ひとこと要約

本論文は、カラホ・オブザーバトリウムの3.5 m望遠鏡に搭載されたPPAK IFUを用いて、48個の近傍銀河を対象とした積分場分光法（IFS）調査を報告している。3700–7000 Åの波長域を低解像度および中解像度モードでカバーしており、空間的に分解された星形成領域およびイオン化ガスの性質を導出するための自動化されたデータ還元パイプラインと分離手法を開発した。中心スペクトルと統合スペクトルの間には物理的解釈の違いが生じることを示し、SDSSデータと高い一貫性を示して結果を検証した。

ABSTRACT

Aims: Integral Field Spectroscopy (IFS) is a powerful approach for the study of nearby galaxies since it enables a detailed analysis of their resolved physical properties. Here we present the sample of nearby galaxies selected to exploit the two dimensional information provided by the IFS. Methods: We observed a sample of 48 galaxies from the Local Universe with the PPAK Integral Field Spectroscopy unit (IFU), of the PMAS spectrograph, mounted at the 3.5m telescope at Calar Alto Observatory (Almeria, Spain). Two different setups were used during these studies (low -V300- and medium -V600- resolution mode) covering a spectral range of around 3700-7000 Angs. We developed a full automatic pipeline for the data reduction, that includes an analysis of the quality of the final data products. We applied a decoupling method to obtain the ionised gas and stellar content of these galaxies, and to derive the main physical properties of the galaxies. To asses the accuracy in the measurements of the different parameters, we performed a set of simulations to derive the expected relative errors obtained with these data. In addition, we extracted two aperture, central and integrated spectra, from the datacubes. The main properties of the stellar populations and ionised gas of these galaxies and an estimate of their relative errors are derived from those spectra, as well as from the whole datacubes. Results: The comparison of the central spectrum extracted from the datacubes and the SDSS spectrum for those galaxies in common shows a good agreement between the derived values from both samples. We find differences in the properties of galaxies when comparing a central and an integrated spectra, showing the effects of the extracted aperture in the interpretation of the data. Finally, we present two dimensional maps of some of the main properties derived with the decoupling procedure.

研究の動機と目的

• 積分場分光法を用いて近傍銀河の空間的に分解された物理的性質をマッピングする、分解能のある分光的調査を実施すること。
• PPAK機器からの大容量IFSデータキューブを処理する完全自動化されたデータ還元パイプラインの開発および実装すること。
• データキューブのスペクトル分解を通じて、星形成歴、金属量、イオン化ガス状態などの物理的性質を正確に導出すること。
• 専用のシミュレーションと誤差推定を用いて、導出されたパラメータの信頼性と正確性を評価すること。
• 空間的に分解されたデータキューブと、アパーチャー法および統合スペクトル測定値との比較を行い、抽出手法の解釈への影響を強調すること。

提案手法

• 観測は、カイラホ・オブザーバトリウムの3.5 m望遠鏡に搭載されたPMAS分光計をPPAKモードで運用し、3700–7000 Åの波長域をカバーした。
• V300およびV600の2つのスペクトル分解能モードを用い、74″×65″の視野を確保して銀河の光学的広がりの大部分をカバーした。
• 大規模なデータ量を処理するための自動化されたデータ還元パイプラインを開発し、キャリブレーション、スカイ差し引き、フラックスキャリブレーションを含む処理を実施した。
• スペクトルエネルギー分布（SED）分解法を適用し、合成テンプレートのグリッドを用いてイオン化ガス成分と星形成成分を分離した。
• 相対誤差の推定を目的としたシミュレーションを実施し、年齢、金属量、チルド減光などの導出パラメータにおける誤差の限界を明らかにした。特に、UVまたは赤外データが追加されない限り、減光と星形成歴パラメータ（特に年齢と金属量）のデゲネラシーが顕著であることが判明した。
• SDSSのような単一ファイバー調査と比較するため、データキューブから中心および統合アパーチャースペクトルを抽出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 PPAK IFUを用いた積分場分光法は、近傍銀河の空間的に変化する物理的性質をどの程度正確に解像できるか？
• RQ2 中心スペクトルと統合アパーチャースペクトルは、全データキューブ解析と比較して、物理的パラメータにどの程度の差を示すか？
• RQ3 IFSデータからの星形成歴およびイオン化ガス性質の導出に伴う系統的誤差と不確実性は何か？
• RQ4 IFSで導出されたパラメータは、SDSSのような単一ファイバー調査の結果とどの程度一致するか？
• RQ5 採用されたスペクトル分解能および積分時間は、H II領域や金属量勾配といった重要な物理的特徴を解像できるか？

主な発見

• 自動化されたデータ還元パイプラインは、高い忠実性と一貫性を備えたスペクトロフォトメトリカルにキャリブレートされたIFSデータキューブを効果的に生成した。
• 共通の銀河についてデータキューブからの中心スペクトルとSDSSスペクトルを比較した結果、導出された物理的パラメータに優れた一致が得られた。
• 中心アパーチャースペクトルと統合アパーチャースペクトルの間に顕著な差が認められ、アパーチャー選択が銀河性質の解釈に強く影響することを示した。
• シミュレーションの結果、UVまたは赤外データが追加されない限り、チルド減光と星形成歴パラメータ（特に年齢と金属量）のデゲネラシーが顕著であることが判明した。
• 使用されたスペクトル分解能および積分時間は、H II領域や金属量勾配といった重要な特徴を解像するのに十分であったが、サブアーキ秒スケールの構造は解像されていない。
• イオン化ガスおよび星形成歴パラメータの2次元マップが成功裏に導出され、銀河の光学的広がり全域にわたる空間的に分解された分光的解析の実現可能性が確認された。