[論文レビュー] Massive star formation in Wolf-Rayet galaxies: II. Optical spectroscopy results

Á. R. López-Sánchez, C. Esteban|arXiv (Cornell University)|Oct 8, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 107被引用数 44

ひとこと要約

本研究では、16個のWolf-Rayet銀河の光学分光測定を分析し、大質量星形成、運動学、化学組成を調査した。相互作用、特に矮星銀河との相互作用が、星形成爆発の主要因であることが判明した。ほとんどの系で、潮汐腕や速度の分離、金属量の違いといった証拠が、進行中または最近の相互作用を確認している。

ABSTRACT

(Abridged) We have performed a comprehensive multiwavelength analysis of a sample of 20 starburst galaxies that show the presence of a substantial population of very young massive stars. In this paper, the second of the series, we present the results of the analysis of long-slit intermediate-resolution spectroscopy of star-formation bursts for 16 galaxies of our sample. We study the spatial localization of the WR stars in each galaxy. We analyze the excitation mechanism and derive the reddening coefficient, physical conditions and chemical abundances of the ionized gas. We study the kinematics of the ionized gas to check the rotation/turbulence pattern of each system. When possible, tentative estimates of the Keplerian mass of the galaxies have been calculated. Our analysis has revealed that a substantial fraction of the galaxies show evidences of perturbed kinematics. With respect to the results found in individual galaxies, we remark the detection of objects with different metallicity and decoupled kinematics in Haro 15 and Mkn 1199, the finding of evidences of tidal streams in IRAS 08208+2816, Tol 9 and perhaps in SBS 1319+579, and the development of a merging process in SBS 0926+606 A and in Tol 1457-262. All these results reinforce the hypothesis that interactions with or between dwarf objects is a very important mechanism in the triggering of massive star formation in starburst galaxies, specially in dwarf ones. It must be highlighted that only deep and very detailed observationscan provide clear evidences that these subtle interaction processes are taking place.

研究の動機と目的

• Wolf-Rayet銀河における星形成の触媒としての相互作用の役割を理解すること。
• 電離ガス領域の物理的状態、化学組成、赤色量を特定すること。
• 電離ガスの運動学を分析し、合体または潮汐的相互作用の兆候を検出すること。
• 可能な限りケプラー質量を推定すること。
• 観測されたSedに寄与する古星族の潜在的寄与を評価すること。

提案手法

• NOT、INT、WHT望遠鏡を用いて、16個のWR銀河に対して長スリット中分解能分光測定を実施した。
• He II λ4686、C III λ5698、C IV λ5808などの発光線比を用いてWR星を特定し、爆発年齢を推定した。
• Balmer減衰（Hα/Hβ）を用いて赤色量係数を導出し、消光補正を実施した。
• [S II] λ6713/λ6731などの診断線比を用いて、電離ガスの状態（電子密度、温度）をモデル化した。
• 若年（4.5 Myr）および古年（250–500 Myr）の星族テンプレートを組み合わせた合成SEDモデルを構築し、観測光度をフィットさせた。
• 発光線の速度場および空間分布を分析し、運動学的異常、潮汐腕、合体の兆候を検出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河相互作用は、WR銀河における大質量星形成をどのように引き起こすのか？
• RQ2 電離ガスの運動学的特徴は、合体または潮汐的相互作用の兆候をどのように示すか？
• RQ3 電離ガスの金属量および化学組成は何か？また、銀河内での空間的変動はどのように変化するか？
• RQ4 これらの星形成爆発の観測SEDに、古星族がどの程度寄与しているか？
• RQ5 観測された分光的特徴（例：青および赤WRピーク）は、爆発年齢およびIMF特性とどのように相関するか？

主な発見

• 多くの銀河で運動学的摂動が観測され、特にMkn 1087 や Haro 15 では速度の分離、SBS 0926+606 A では正弦波パターン、Tol 9 や Arp 252 では逆転した速度勾配が観測され、進行中または最近の相互作用の兆候が示された。
• IRAS 08208+2816、Tol 9、およびおそらくSBS 1319+579では、潮汐腕が検出され、形態的および運動学的証拠が相互作用に起因する星形成を支持した。
• Haro 15 および Mkn 1199 では、異なる金属量（O/H および N/O）を持つ明確な運動学的コンポーネントが確認され、低金属量の矮星同伴との相互作用の兆候が示された。
• NGC 5253、IRAS 08208+2816、Tol 1457-262 では化学的不均一性が観測され、局所的な高N/O比はWR風による汚染または別個の相互作用コンポーネントの影響を示唆した。
• 合成SEDモデリングにより、Haro 15 と POX 4 では4.5 Myrの爆発が全光度の15%を占め、残りの85%は古星族（それぞれ500 Myrおよび250 Myr）に起因することが判明し、純粋な矮星銀河ではないことが裏付けられた。
• SBS 0926+606 A および Tol 1457-262 では、潮汐的特徴および速度場の歪みといった運動学的・形態的証拠により、合体プロセスが確認された。