[論文レビュー] Star Formation Histories of Local Group Dwarf Galaxies

Andrew E. Dolphin, Daniel R. Weisz+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 17, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 27

ひとこと要約

本研究では、ハッブル宇宙望遠鏡WFPC2のアーカイブデータを用いて、Local Groupの矮星族銀河の均質な星形成歴（SFH）分析を実施した。合成色-等級図（CMD）を観測データにフィットさせることで、形態的タイプ（不規則銀河対比して球状銀河）は、最近10億年間の星形成に完全に依存していることが判明した。不規則銀河は過去10億年間に継続的な星形成を示すが、球状銀河はそうではない。明るい球状銀河は長期間にわたって星形成を経験したが、暗い銀河は初期に形成され、その後は受動的だった。

ABSTRACT

We report preliminary results of a project to homogeneously measure star formation histories for the majority of Local Group dwarf galaxies, based on archival WFPC2 observations. For the dwarf spheroidal and elliptical galaxies, we find that the more luminous systems all show extended star formation episodes, while the less luminous systems typically formed most of their stars over ten Gyr ago. Irregular galaxies show no comparable trend. We find that a galaxy's classification as an irregular or spheroidal is entirely explained by its star formation within the past Gyr or less. Several elliptical/spheroidal systems actively formed stars within the past two Gyr, and would have been indistinguishable from present-day irregulars if observed two Gyr ago.

研究の動機と目的

• Local Groupに属する矮星族銀河の大多数について、一貫性があり統計的に信頼性の高い方法で星形成歴（SFH）を測定すること。
• 矮星球状銀河と不規則銀河の形態的差異が、固有の性質に起因するのか、それとも進化過程に起因するのかを特定すること。
• 不規則銀河と球状銀河の区別が、物理的性質の違いによるものか、時間的経過に起因するものかを、時間経過に伴う星形成活動に基づいて検証すること。
• ガス含量、金属量、および星族の性質が、Local Groupにおける銀河進化に果たす役割を評価すること。
• 合成CMDフィッティングを用いて、多様な矮星族銀河タイプ間で一貫したSFH比較フレームワークを確立すること。

提案手法

• HST Local Group星の光度測定アーカイブから得られた、ハッブル宇宙望遠鏡WFPC2の深紫外・可視光帯域光度測定データを用いた。
• Girardiら（2000）の等年齢線を用い、TP-AGB段階および水平分岐段階を含む完全な進化軌道を含む、星形成歴推定のための合成色-等級図（CMD）フィッティング手法を適用した。
• 観測CMDと、さまざまな仮定された星形成歴に基づいて生成された合成CMDとの統計的比較を実施し、最良のSFHを同定した。
• 人工星テストを用いたモンテカルロシミュレーションを実施し、距離、減光、およびSFH推定の正確性を検証した。その結果、距離・減光・SFH推定の信頼性が確認された。
• 過去1億年間の星形成率と、時間経過に伴う総星形成量に基づいて、銀河を分類し、形態とSFHの関連を明確にした。
• フィッティングプロセスから導かれた年齢-金属量関係を用いて、銀河タイプごとの化学進化傾向を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Local Groupにおける矮星球状銀河と不規則銀河の形態的差異は、現在の星形成活動に起因するのか、それとも固有の性質に起因するのか？
• RQ2 矮星銀河の星形成歴は、その光度および星族の年齢分布とどのように相関するか？
• RQ3 過渡的タイプの銀河（例：ペガスス、アンドロメダVI）は、不規則銀河と球状銀河の間の進化段階を表していると見なせるか？
• RQ4 観測された星形成歴は、Local Groupの矮星銀河の空間的分布および環境依存性を説明できるか？
• RQ5 各銀河タイプで、100億年以上前に形成された星の割合はどれくらいか？また、これは光度に応じてどのように変化するか？

主な発見

• 15個の最も暗い矮星球状銀河のうち4つを除く全銀河が、100億年以上前に星形成の大部分を終えていることから、初期に形成され、受動的だったと示唆された。
• 6つの最も明るい球状銀河および楕円銀河は、少なくとも半分の星を過去10億年間に形成しており、長期間にわたる星形成歴を示している。
• 不規則銀河では、光度と星形成期間との間に相関は認められず、すべての銀河が過去1億年間の星形成率が、生涯平均の半分以上に達している。
• 球状銀河および楕円銀河のうち、M32およびレオIを除き、過去1億年間に顕著な星形成を示さない。
• 銀河の形態的分類は、過去10億年間の星形成歴に完全に依存している：継続的な星形成は不規則銀河を定義し、静穏な状態は球状銀河を定義する。
• 過渡的タイプの銀河（例：ペガスス、アンドロメダVI）は、100億年以上前に星形成の大部分を終え、過去1億年間の星形成率が生涯平均の半分未満であるため、球状銀河の形態に進化していると示唆された。