[論文レビュー] Spectroscopic Study of Blue Compact Galaxies II. Spectral Analysis and Correlations

Xu Kong, F. Z. Cheng+2 more|ArXiv.org|Oct 17, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 30被引用数 33

ひとこと要約

本研究では、97個の青色コンpakト銀河（BCG）の光学スペクトルを分析し、星形成、金属量、チリスケールの減光に関する発光線および吸収線の性質を測定した。その結果、明るさが低く、質量が小さいBCGでは金属量が低く、Hαの等価幅が大きいことが判明。[O II]、Hβ、Hγ、Hα線の間には強い相関関係が認められ、より質量の大きな系では内部チリスケールの減光と金属量の明確な関連が示された。

ABSTRACT

This is the second paper in a series studying the star formation rates, stellar components, metallicities, and star formation histories and evolution of a sample of blue compact galaxies. We analyzed spectral properties of 97 blue compact galaxies, obtained with the Beijing Astronomical Observatory (China) 2.16 m telescope, with spectral range 3580Å-- 7400Å. We classify the spectra according to their emission lines: 13 of the total 97 BCGs sample are non-emission line galaxies (non-ELGs); 10 have AGN-like emission (AGNs), and 74 of them are star-forming galaxies (SFGs). Emission line fluxes and equivalent widths, continuum fluxes, the 4000 ÅBalmer break index and equivalent widths of absorption lines are measured from the spectra. We investigate the emission line trends in the integrated spectra of the star-forming galaxies in our sample, and find that: 1) The equivalent widths of emission lines are correlated with the galaxy absolute blue magnitude $M_B$; lower luminosity systems tend to have larger equivalent widths. 2) The equivalent width ratio [NII]6583/H$α$ is anti-correlated with equivalent width H$α$; a relationship is given that can be used to remove the [NII] contribution from blended H$α$ + [NII]6548, 6583. 3) The [OII], H$β$, H$γ$ and H$α$ fluxes are correlated; those can be used as star formation tracers in the blue. 4) The metallicity indices show trends with galaxy absolute magnitude and attenuation by dust; faint, low-mass BCGs have lower metallicity and color excess.

研究の動機と目的

• 97個の青色コンパクト銀河（BCG）のサンプルに対して、光学分光法を用いて発光線および吸収線のフラックスと等価幅を測定すること。
• 発光線特性に基づいてBCGのスペクトル型を分類し、非発光線銀河、AGN様のシステム、星形成銀河を区別すること。
• 星形成BCGにおいて、発光線性質、銀河の等級（MB）、金属量、内部チリスケールの減光（EB-V）との関係を調査すること。
• BCGにおいて、[O II]、Hβ、Hγ、Hαが星形成速度のトレーサーとして信頼できるかを評価すること。
• 金属量指標が銀河質量および等級にどのように依存するかを検討し、内部減光ととの相関関係を明らかにすること。

提案手法

• 北京天文台の2.16m望遠鏡を用いて、97個のBCGに対して高分解能の光学スペクトル（3580–7400 Å、FWHM ~10 Å）を取得した。
• Hα発光の有無に基づき、スペクトルを3種類に分類した：非発光線銀河（non-ELGs）、AGN様の発光線銀河（AGNs）、星形成銀河（SFGs）。
• 発光線フラックスおよび等価幅を測定し、基盤となる星の吸収と赤彩補正をHα/Hβフラックス比を用いて補正した。
• 星族の性質を推定するため、4000 Åのバルマー断片指数および吸収線の等価幅を計算した。
• ネーブラー組成を評価するため、金属量指標として[N II]6583/Hα、[O II]3727、R23 = ([O II]+[O III])/Hβ、[N II]/[O II]を用いた。
• 発光線比、絶対等級（MB）、内部減光（EB-V）との相関関係を定量化するために線形回帰を適用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BCGにおける発光線の等価幅は、銀河の絶対等級（MB）とどのように相関するか？
• RQ2 内部チリスケールの減光（EB-V）と[N II]6583/Hαなどの金属量指標との間に測定可能な相関があるか？
• RQ3 BCGにおいて、[O II]、Hβ、Hγ、Hαのうち、どの発光線が最も強い相関を示し、星形成速度のトレーサーとして信頼できるか？
• RQ4 金属量インデックスは銀河の等級および質量にどのように変化するか？ これは、異なるBCG集団における窒素の起源に何を示唆するか？
• RQ5 [N II]6583/Hα比は赤彩にどの程度依存するか？ また、混合されたHα+[N II]線から[N II]の汚染を補正するために使用できるか？

主な発見

• Hα発光の等価幅は、絶対等級（MB）と反比例しており、明るさが低い（等級が低い）BCGではHαの等価幅が大きい。
• 内部チリスケールの減光（EB-V）と[N II]6583/Hαフラックス比の間に有意な相関が認められ、関係式 log(I[NII]/IHα)cor = -(1.06±0.07) + (0.92±0.17)EB-V で記述される。これは、質量が大きく金属量の高いBCGでは減光が強いことを示している。
• 発光線間の相関関係は、[O II]3727、Hγ、Hβ、Hαの間で最も強く、[O II]、Hβ、Hγは強発光線BCGにおいて信頼できる星形成速度トレーサーである。
• 金属量インデックスである[N II]/HαおよびR23は、MBと明確な反比例関係を示し、明るく質量の小さいBCGでは金属量が低く、色過剰も小さいことが確認された。
• [N II]6583/Hα比はHαの等価幅と反比例しており、混合されたHα+[N II]線から[N II]を分離するための補正式が導出された。
• 明るいBCGでは窒素の割合が高くなる傾向があり、これは質量の大きな系では窒素が二次的生成過程によって生成されることを示唆している。一方、明るさが低い系では窒素が一次的生成によって供給されている可能性がある。