[論文レビュー] Integrated Spectroscopy of the Herschel Reference Survey. The spectral line properties of a volume-limited, K-band selected sample of nearby galaxies

A. Boselli, T. M. Hughes+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 22, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 114被引用数 39

ひとこと要約

本研究では、近傍銀河の体積限定サンプルであるKバンド選択のHerschel Reference Surveyに属する238個の後期型銀河について、長スリット統合分光法を実施した。分光分解能R ≈ 1000で3600–6900 Åの波長域において、発光線のフラックスおよび等価幅を測定した。その結果、バルマー減衰（C(Hβ)）は星の質量、表面密度、金属量、星形成率と相関を示す一方、基礎となるバルマー吸収（E.W.Hβ_abs）はこれらのパラメータにほとんど依存せず、銀河団に属する銀河は場所に属する銀河と系統的に異なる線の性質を示すことが明らかになった。

ABSTRACT

We present long-slit integrated spectroscopy of 238 late-type galaxies belonging to the Herschel Reference Survey, a volume limited sample representative of the nearby universe. This sample has a unique legacy value since ideally defined for any statistical study of the multifrequency properties of galaxies spanning a large range in morphological type and luminosity. The spectroscopic observations cover the spectral range 3600-6900 A at a resolution R ~ 1000 and are thus suitable for separating the underlying absorption from the emission of the Hbeta line as well as the two [NII] lines from the Halpha emission. We measure the fluxes and the equivalent widths of the strongest emission lines ([OII], Hbeta, [OIII], [NII], Halpha, and [SII]). The data are used to study the distribution of the equivalent width of all the emission lines, of the Balmer decrement C(Hbeta) and of the observed underlying Balmer absorption under Hbeta in this sample. Combining these new spectroscopic data with those available at other frequencies, we also study the dependence of C(Hbeta) and E.W.Hbeta_{abs} on morphological type, stellar mass and stellar surface density, star formation rate, birthrate parameter and metallicity in galaxies belonging to different environments (fields vs. Virgo). The distribution of the equivalent width of all the emission lines, of C(Hbeta) and E.W.Hbeta_{abs} are systematically different in cluster and field galaxies. The Balmer decrement increases with stellar mass, stellar surface density, metallicity and star formation rate of the observed galaxies, while it is unexpectedly almost independent from the column density of the atomic and molecular gas. The dependence of C(Hbeta) on stellar mass is steeper than that previously found in other works. The underlying Balmer absorption does not significantly change with any of these physical parameters.

研究の動機と目的

• 統計的分析を目的とした、体積限定かつKバンドで選択された近傍後期型銀河サンプルの分光的性質を特徴づけること。
• 一貫性のある高分解能データセットを用いて、[O ii]、Hβ、[O iii]、[N ii]、Hα、[S ii] の主要な発光線のフラックスおよび等価幅を測定すること。
• バルマー減衰（C(Hβ)）および基礎となるバルマー吸収（E.W.Hβ_abs）が星の質量、金属量、星形成率、環境（場 vs. ヴィルゴ銀河団）といった物理的および環境的パラメータにどのように依存するかを調査すること。
• 特にガス・星・ダストの循環にかかわる銀河進化の多波長研究のためのレガシーデータセットを提供すること。
• 等価幅の正規化を用いることで、明るさや形態が異なる銀河同士の信頼性の高い比較を可能にすること。

提案手法

• 長スリット統合分光法は、オペラトワール・ド・オート・プロヴァンスの1.93 m望遠鏡を用いて取得され、3600–6900 Åの波長域でR ≈ 1000の分解能を達成した。
• スペクトル線の測定は、[O ii] λ3727、Hβ、[O iii] λ4959およびλ5007、[N ii] λ6548およびλ6584、Hα、[S ii] λ6717およびλ6731を対象とした。
• 等価幅およびフラックス比を計算したが、特にHβ発光線の下に隠れた吸収成分を明確に分離することに注意を払った。
• バルマー減衰C(Hβ)は、ダスト減光補正後のHα/Hβフラックス比として導出された。
• 統計的分析により、形態的タイプ、星の質量、表面密度、星形成率、金属量、環境（場 vs. ヴィルゴ銀河団）の各パラメータにおける線の性質の違いを比較した。
• 既存の多波長データ（例：GALEX、SPIRE、2MASS、SDSS）と統合することで、多波長相関を可能にした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なる環境に属する代表的近傍銀河の主要発光線の等価幅は、どのように変動するか？
• RQ2 後期型銀河において、バルマー減衰（C(Hβ)）は星の質量、表面密度、金属量、星形成率にどのように依存するか？
• RQ3 基礎となるバルマー吸収（E.W.Hβ_abs）は、質量や金属量といった物理的パラメータにどのように変化するか？
• RQ4 ヴァルゴ銀河団に属する銀河は、場に属する銀河と比べて、線の強度およびダスト減光の観点からどの程度異なるスペクトル的性質を示すか？
• RQ5 バルマー減衰は、原子的・分子的ガス密度に相関を示すのか、それとも主に星形成集団および金属量の性質によって駆動されるのか？

主な発見

• バルマー減衰C(Hβ)は星の質量とともに増加し、他の研究で報告されたよりも急峻な依存関係を示した。
• C(Hβ)は星の表面密度、金属量、星形成率とともに増加し、質量が大きく、金属量が多く、活発に星形成が進行する銀河ではダスト減光が強いことが示された。
• 基礎となるバルマー吸収（E.W.Hβ_abs）は星の質量、金属量、星形成率に著しい変化を示さず、これらの物理的パラメータに対してほとんど感受性がないことが示された。
• 銀河団に属する銀河は、場に属する銀河と比べて、等価幅およびC(Hβ)の分布が系統的に異なっており、ダストおよびイオン化状態に環境要因が影響していることが示された。
• バルマー減衰は予想に反して原子的・分子的ガス密度に依存せず、ダスト減光はガスの貯留量よりも星形成集団および金属量の性質に強く関連していることが示された。
• 本サンプルの分光的性質は、質量選択および体積限定サンプルとして、形態的タイプや環境の異なる銀河の進化に関する統計的分析に適したことが確認された。