[論文レビュー] Star Formation Rate Determinations

D. Calzetti|ArXiv.org|Jul 3, 2007

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、紫外線から遠赤外線にかけての星形成率（SFR）指標をレビューし、特に24 μm放射のような中赤外（MIR） tracerに焦点を当てる。24 μm放射の全波長放射率とHα + 24 μm放射の組み合わせを用いたSFR関係式を提示し、金属量や星形成群の影響に対して頑健であり、不確かさが約2倍であることが示され、高赤方偏移およびほこりの多い銀河に最適である。

ABSTRACT

I review determinations of star formation rates (SFR) from the ultraviolet to the infrared, in the context of their use for galaxies and galaxy surveys. The mid-infrared SFR indicators have garnered interest in recent years thanks to the Spitzer capabilities and the opportunities offered by the upcoming Herschel Space Telescope. I discuss what we have learned in the mid-infrared from studies of local galaxies combining Spitzer with HST and other data.

研究の動機と目的

• UVからFIRにかけてのSFR指標の信頼性を評価すること、特にほこりが多く高赤方偏移の銀河において。
• ほこりの減光、星形成群の混合、金属量の変動に起因するSFR測定における系統的不確実性を解消すること。
• 環境的要因や星形成群の影響に敏感でない中赤外（24 μm）およびHα + 24 μm SFRトレーサーの補正を確立すること。
• SpitzerおよびHerschelデータを用いた銀河調査に使用可能な頑健で経験的補正されたSFR指標を提供すること。

提案手法

• SpitzerおよびHSTの多波長データを用い、SINGS調査における局所銀河を分析し、UV、光学（Hα）、赤外線（24 μm）の全波長放射率を統合する。
• 中性ガス線比（例：Hα/Hβ）に基づくほこりの減光補正を用い、UVおよびHα全波長放射率から内在的SFRを導出する。
• 非線形SFR補正式を導出：SFR = 1.24×10⁻³⁸ × [L(24 μm)]⁰.⁸⁸、全波長放射率密度で3.5桁の範囲で有効。
• Hα（遮蔽されないSFR）と24 μm（ほこりによって遮蔽されたSFR）の全波長放射率を組み合わせ、1つのSFR指標として統合：SFR = 5.3×10⁻⁴² × [L(Hα) + 0.031×L(24 μm)]。
• 金属量、ほこり対ガス比、星形成群の年齢変動に対するSFR指標の頑健性をテストする。
• 既存のモデル（例：Draine & Li 2006；Kennicutt et al. 2007）と比較し、局所銀河の既知のSFRを用いて補正式を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ほこりの減光と幾何的要因がUVベースのSFR測定に与える影響は何か？最も効果的な補正は何か？
• RQ2 金属量が中赤外（24 μm）SFR指標に与える影響はどの程度か？これを補正可能か？
• RQ3 Hα + 24 μm SFR指標を用いることで、星形成群の混合や金属量の変動に対する感度を低減できるか？
• RQ4 24 μm全波長放射率とSFRの間の非線形的関係はどのように生じるのか？その背後にある物理的メカニズムは何か？
• RQ5 FIRサンプリングが疎な場合に、SFR指標の系統的不確実性はどの程度生じるか？

主な発見

• 24 μm SFR補正式（SFR = 1.24×10⁻³⁸ × [L(24 μm)]⁰.⁸⁸）は、全波長放射率密度で3.5桁の範囲で頑健であり、金属量が10倍減少しても全波長放射率が2〜4倍に低下するにとどまる。
• Hα + 24 μm SFR指標（SFR = 5.3×10⁻⁴² × [L(Hα) + 0.031×L(24 μm)]）は金属量や星形成群の混合にほとんど影響を受けず、最適な勾配が1であり、LIRGの全波長放射率まで1:1の一致を示す。
• 高全波長放射率密度領域では、24 μm放射の割合が上昇するに従い、Hα + 24 μm指標の非線形性が顕著に現れる。
• 8 μm放射は金属量に非常に敏感（金属量が10倍変化しても最大30倍の変動）であり、星形成群の混合に対しても（数倍の変動）であるため、SFRトレーサーとして不適切である。
• 中赤外（24 μm）におけるほこりの再放射は、UV放射よりもイオン化光子生成とより直接的に関連しており、現在の星形成をより良い指標で示す。
• 24 μmおよびHα + 24 μm SFR指標は不確かさが約2倍であり、銀河外調査において最も信頼性が高いものに分類される。