[論文レビュー] Nearby early-type galaxies with ionized gas.IV. Origin and powering mechanism of the ionized gas

F. Annibali, A. Bressan+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 9, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 130被引用数 84

ひとこと要約

本研究は、中分解能の光学分光法を用いて、65個の近距離における早期型銀河（ETGs）の電離ガスの起源と電離機構を調査した。89%の銀河で発光線が検出され、そのうち72%が低吸収率AGNまたは衝撃によって駆動されるLINERとして分類された。また、ネーブル金属量は星の金属量よりも約0.2 dex低いことが判明し、外部からのガス供給またはモデルで予測されない酸素産出量の低減を示唆している。

ABSTRACT

[ABRIDGED] With the aim of constraining the source of excitation and the origin of the ionized gas in early-type galaxies (ETGs), we analyzed optical spectra of a sample of 65 ETGs mostly located in low density environments. Optical emission lines are detected in 89% of the sample. The incidence and strength of emission do not correlate either with the E/S0 classification, or with the fast/slow rotator classification. Comparing the nuclear r

研究の動機と目的

• 早期型銀河（ETGs）における電離ガスの起源と励起メカニズムを理解すること。ETGsは伝統的にガスが乏しく、活動的でないと考えられている。
• 強い星形成を示さないにもかかわらず、多くのETGsが光学的発光線を示すという長年の謎を解明すること。
• 電離源としての光電離（後AGB星による）、低吸収率AGN、および衝撃励起のうち、どれが主な電離源であるかを区別すること。
• 電離ガスの金属量を特定し、星の金属量と比較することでガスの起源を推定すること。
• 環境的および構造的要因（例：速度分散、運動学的特異性）が電離特性に与える影響を評価すること。

提案手法

• 星族合成における年齢-金属量デゲネラシーを考慮し、正確に星の連続スペクトルを差し引くための新しいスペクトルフィッティング手順を開発した。
• 発光線を、銀河中心からの半径が増加する円環領域で抽出し、線強度および比の空間的変化をマッピングした。
• 診断図（例：[OIII]/Hβ 対 [NII]/Hα）を用いて、電離メカニズム（LINER、セーファート、コンポジットなど）を分類した。
• 核領域（r < re/16）の発光と拡張領域の発光を比較し、励起および金属量の半径依存性を評価した。
• ネーブル酸素含有量を導出し、先行研究（論文III）で得られた星の金属量と比較することで、ガスの起源を評価した。
• [SII]6717/6731比を用いて衝撃モデルを検証し、ガス密度および衝撃速度を制約した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 早期型銀河における観測された光学的発光線の主な電離メカニズムは何か？
• RQ2 電離ガスの発光の頻度および強度は、速度分散や回転分類などの銀河の構造的・運動学的性質とどのように相関するか？
• RQ3 電離ガスの金属量は何か？ また、それらは星の金属量と比べてどう異なるか？
• RQ4 後AGB星の光電離は、LINERおよびコンポジット銀河における観測された核発光をどれほど説明できるか？
• RQ5 金属量および運動学的データに基づくと、ETGsの電離ガスは内部由来か外部由来か？

主な発見

• サンプルの89%で光学的発光線が検出され、そのうち57%が強発光（EW(Hα + [NII]) > 3 Å）を示しており、電離ガスの存在頻度が非常に高いことが示された。
• 発光銀河の72%がLINERとして分類され、9%がセーファート、12%がコンポジット／遷移型、7%が分類不能であり、セーファートは他のタイプと比較して若い光度加重平均年齢（≤5 Gyr）を示した。
• [NII]/Hα比は中心速度分散（σc）とともに増加し、高σc銀河では発光線強度のばらつきが広がっていることから、銀河質量と電離の複雑さの間に相関がある可能性が示唆された。
• [NII]/Hα比は銀河中心からの半径が増加するにつれて減少しており、これはネーブル金属量の低下または中心からの距離が増えると電離スペクトルが「柔らかくなる」ことを示唆している。
• 平均的なネーブル酸素含有量はわずかに太陽値未満であり、星の金属量と比較して約0.2 dex低いことが判明した。これは外部からのガス供給または超新星モデルで予測されない酸素産出量の低減を示唆している。
• 大多数のLINERおよびコンポジット銀河では、後AGB星による光電離だけでは核発光を説明できない。代わりに、低吸収率AGN、高速衝撃（200–500 km/s）、または両者の組み合わせがデータとより整合的である。