[論文レビュー] Massive (?) starburst hosts of blue compact galaxies (BCGs)

N. Bergvall, G. Östlin|arXiv (Cornell University)|May 24, 2002

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 4被引用数 6

ひとこと要約

本研究は、光学分光法および深紫外・可視光／近赤外線画像撮影を用いて、4つの明るい青色コン pact 銀河（BCG）とその伴銀河を調査し、中心の星形成バーストが、古く金属豊富なハローに宿っていることを明らかにした。赤く楕円銀河に類似したハローは、低光度 BCG としては異例であり、ガスを多く含む矮星銀河や HI 雲が、質量が大きく暗黒物質に支配されるハローに落下することで生じたものであり、若年説に反するが、BCG の形成は合体によって駆動されているという仮説を支持する。

ABSTRACT

We present optical spectroscopy and deep optical/near-IR photometry of 4 luminous metal-poor blue compact galaxies (BCGs) and two of their companions. With the aid of spectral evolutionary models (SEMs) and structural parameters derived from the surface photometry we discuss the properties of the central starbursts and the halo populations of the galaxies. Special attention is paid to the effects of dust, chemical inhomogeneities and contamination of nebular emission to the halo light. The optical/near-IR colour index profiles show a sharp distinction between the starburst and the host. The hosts have luminosity profiles characteristic of massive ellipticals and remarkably red colours, typical of a relatively {\it metal-rich} stellar population of {\it old age}. These properties are in conflict with the relatively low luminosities. The situation can best be explained if the hosts have an unusually large amount of dark matter that can hinder the outflow of metals from the system. The indicated difference in metallicity between the halo and the young starburst disproves the recurrent burst scenario and supports different origins of the two populations. We conclude that these BCGs are undergoing mergers between early type galaxies/thick disks and gas-rich galaxies or intergalactic HI clouds, in many respects reminiscent of a retarded formation of massive ellipticals.

研究の動機と目的

• 明るい青色コン pact 銀河（BCG）の真の年齢および星族組成を特定すること、特にそれらが真に若いシステムであるかどうかを評価すること。
• 多波長画像撮影および分光法を用いて、BCG における若い星形成バースト星族と古いハロー星族の寄与を解明すること。
• BCG に観測された赤く楕円銀河に類似したハローの起源を調査すること。これは、星形成領域の低光度および低金属量と矛盾する。
• 観測された性質が、内部的要因（例：繰り返し星形成バースト）か、外部的要因（例：銀河合体やガス降着）によって説明可能かどうかを評価すること。
• 金属が豊富で質量の大きな、暗黒物質に支配されるハローが、BCG の長期間にわたる星形成を維持するのを可能にする必要があるという仮説を検証すること。

提案手法

• BCG とその伴銀河の表面輝度および色プロファイルを導出するために、深紫外・可視光および近赤外線画像撮影を実施した。
• 星形成領域における発光線強度を測定し、中性ガスの金属量を導出するために光学分光法を実施した。
• スペクトル進化モデル（SEMs）を用いて、観測された画像および分光法から星族成分を分解した。
• Sersic プロファイルフィッティングを用いて、ハローの光度分布の構造的パラメータを特徴づけ、質量対光度比を推定した。
• 観測された光度-金属量関係を、経験的補正と比較し、ハローの光度がその導出金属量と整合しているかどうかを評価した。
• ダスト、化学的不均一性、および中性ガス発光の汚染が、ハロー光の解釈に与える影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BCG に観測された赤く楕円銀河に類似したハローは、若年説が示唆する中心の星形成バーストとは矛盾する、古く金属が豊富な星族を示唆するか？
• RQ2 ハローの高い金属量と星形成領域の低金属量との乖離は、単一のバーストまたは合体イベントで説明可能か？
• RQ3 観測された構造的および光度的性質を説明するために、質量が大きく暗黒物質に支配されるハローが不可欠であるか？
• RQ4 星形成バーストの起源は、繰り返しバーストのような内部的要因か、銀河合体やガス降着のような外部的要因か？
• RQ5 BCG の観測された性質は、高赤方偏移銀河や初期銀河形成の局所的類縁体とどのように比較できるか？

主な発見

• BCG の主銀河は、質量の大きな楕円銀河に類似た光度プロファイルおよび近赤外線色を示しており、古く金属が豊富な星族が支配的であることを示している。
• ハロー星族の金属量は、中心の星形成バースト領域の金属量よりも顕著に高く（通常は約10%太陽系）、繰り返しバースト説を否定する。
• 観測されたハロー光度は、その導出金属量から予想されるよりもはるかに大きく、質量が大きく暗黒物質に支配されるハローの存在を示唆する。
• ハロー光度プロファイルのSersic指数は高く（n ≫ 1）、古典的楕円銀河に類似した質量が大きくコンパクトなシステムであることを示している。
• 光学／近赤外線色プロファイルは、赤く古く金属が豊富なハローと青く若い星形成バースト領域との間で急激な遷移を示しており、星族の明確な分離を確認した。
• データは、ガスを多く含む低表面輝度銀河または HI 雲が、質量が大きく金属が豊富だが明るくない楕円銀河的主銀河に、低密度環境で合体・吸収される合体シナリオを支持する。