[論文レビュー] Mid--IR emission of galaxies in the Virgo cluster: II. Integrated properties

A. Boselli, J. Lequeux+8 more|arXiv (Cornell University)|Apr 2, 1998

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、ISO/ISOCAMデータを用いて、バーヴォー銀河団の全サンプルの銀河からの中赤外（Mid-IR）放射を分析し、初期期銀河は冷たい星のレイリー＝ジェーンズ尾部によって主に放射しているのに対し、後期銀河は強力な熱的ダスト放射を示すことが明らかになった。主な発見として、中赤外と紫外（UV）放射場の間に非線形的関係が存在し、強いUV放射場では高温ダスト放射が減少することが示された。また、6.75 μmで顕著な未解明赤外帯域（UIBs）が、低質量・矮星銀河ではUV放射によるキャリアの破壊によって抑制されている証拠が得られた。

ABSTRACT

We analyse the integrated properties of the Mid-IR emission of a complete, optically selected sample of galaxies in the Virgo cluster observed with the ISOCAM instrument on board the ISO satellite. The analysis shows that the Mid-IR emission up to 15 mic of optically-selected, normal early-type galaxies (E, S0 and S0a) is dominated by the Rayleigh-Jeans tail of the cold stellar component. The Mid-IR emission of late-type galaxies is instead dominated by the thermal emission from dust. The small dust grains emitting in the Mid-IR have an excess of emission if compared to big grains emitting in the Far-IR. While the Far-IR emission increases with the intensity of the interstellar radiation field, their Mid-IR emission is non--linearly related to the UV radiation field. The spectral energy distributions of the target galaxies indicate that there is a linear relationship between the UV radiation field and the Mid-IR emission of galaxies for low or intermediate activities of star formation, while the emission from the hot dust seems to drop for strong UV fields. The Mid-IR colour of late-type galaxies is not related to their activity of star formation. The properties of the dust emission in the Mid-IR seem more related to the mass than to the morphological type of the target galaxy. Since the activity of star formation is anticorrelated to the mass of galaxies, this reflects a relationship between the emission of dust in the Mid-IR and the UV radiation field: galaxies with the lowest Mid-IR emission for a given UV field are low mass, dwarf galaxies. These observational evidences are easily explained if the carriers of the Unidentified Infrared Bands that dominate the 6.75 mic emission are destroyed by the intense UV radiation field of dwarf galaxies, although abundance effects can also play a role.

研究の動機と目的

• バーヴォー銀河団に属する完全で光学的に選別された銀河サンプルの統合中赤外（Mid-IR）放射特性を特徴づけること。
• 異なる銀河タイプ（初期期 vs 後期）における支配的放射メカニズム（星間放射 vs ダスト放射）を特定すること。
• 中赤外放射、紫外放射場の強度、および銀河質量との関係を調査すること。
• 特に6.75 μm放射特徴の起源を検討すること、特に低質量・矮星銀河におけるその抑制要因を明らかにすること。

提案手法

• 15 μmまで到達する波長域におけるISO/ISOCAM観測からの統合スペクトルエネルギー分布（SED）の分析。
• 光学的形態に基づき、銀河を初期期（E, S0, S0a）と後期（渦巻銀河、不規則銀河）に分類。
• 光学および紫外データから導出された紫外放射場強度と中赤外放射を比較。
• 中赤外色指数を用いてダスト放射特性を評価し、星形成活動との関係を検討。
• 小粒子ダスト（中赤外）と大粒子ダスト（遠赤外）の放射特徴を比較することで、ダスト粒子サイズ分布の役割を評価。
• 銀河質量および紫外放射場強度との中赤外放射との相関関係を通じて、未解明赤外帯域（UIBs）の6.75 μmにおける安定性に及ぼす紫外放射の影響を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バーヴォー銀河団の初期期銀河における中赤外放射の支配的源は何か？
• RQ2 後期銀河のうち赤外放射は、星間放射場（ISRF）の強度とどのように関係しているか？
• RQ3 星形成活動が見られるにもかかわらず、低質量・矮星銀河ではなぜ6.75 μm放射特徴が抑制されているのか？
• RQ4 ダストからの中赤外放射は紫外放射場と非線形的に相関しているのか？ もしそうであれば、ダスト加熱の解釈にどのような影響を与えるか？
• RQ5 銀河質量および形態的タイプは、中赤外ダスト放射特性とどの程度相関しているか？

主な発見

• 初期期銀河（E, S0, S0a）のうち赤外放射は、冷たい星のレイリー＝ジェーンズ尾部によって支配されており、ダストによるものではない。
• 後期銀河は中赤外域で強力な熱的ダスト放射を示し、小粒子ダストは大粒子ダストに対して過剰な放射を示している。
• 中赤外放射は紫外放射場強度と線形に比例しない。むしろ、強い紫外放射場では高温ダスト放射が減少する。
• 星形成活動が低～中程度の範囲では、紫外放射場と中赤外放射との間に線形関係が存在するが、紫外放射場強度が高くなるとこの関係は崩れる。
• 6.75 μmの放射特徴は、低質量・矮星銀河で抑制されており、未解明赤外帯域（UIBs）のキャリアが強い紫外放射によって破壊されている可能性が示唆される。
• 中赤外ダスト放射は形態的タイプよりも銀河質量とより強く相関しており、これは質量依存のダスト特性または紫外放射場の影響を示唆している。