[論文レビュー] Star formation time-scales in the nearby, prototype starburst galaxy M82

Richard de Grijs|arXiv (Cornell University)|Jun 29, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、最も近いスターバースト銀河の代表例であるM82における星形成時系列を、光学および近赤外データを用いて若い星団と星形成領域の分析によって調査している。現在のスターバーストは約10 Myr前から始まっており、以前の爆発的星形成は約100 Myr前であった。M82 B領域に存在する大質量星団は、若年期の球状星団の類縁体と整合的であり、局所的なスターバーストで球状星団の形成が継続している可能性を示唆している。

ABSTRACT

The last tidal encounter between M82 and M81, some 500 Myr ago, had a major impact on what was probably an otherwise normal, quiescent disc galaxy. It caused a concentrated burst of star formation in the form of massive star clusters, which decreased rapidly, within a few 100 Myr. The current starburst in the centre of the galaxy is likely either due to large-scale propagating star formation or possibly related to late infall of tidally disrupted debris from M82 itself. It may, in fact, be a combination of these two mechanisms, in the sense that the star formation in the active core is actually propagating, while the overall evolution of the starburst is due to tidal debris raining back onto the disc of the galaxy, causing the present-day starburst.

研究の動機と目的

• M82、すなわち最も近く、かつ最もよく研究されているスターバースト銀河における星形成時系列を特定すること。
• 現在のスターバーストが大規模に広がる星形成か、潮汐的に破壊された物質の遅延降着によって駆動されているかを調査すること。
• 特に化石スターバースト領域であるM82 Bにおける若い大質量星団の性質と進化を評価すること。
• これらの星団が銀河の球状星団と妥当な類縁体であるかどうか、およびその生存可能性を評価すること。
• 統合スペクトル解析を用いて、若い星団の初期質量関数および質量光度比を制約すること。

提案手法

• 地上およびハッブル宇宙望遠鏡の光学および近赤外画像および分光測定を用いて、表面輝度および消光効果を分析する。
• 20–40 Åの分解能を持つ統合分光測光法を用い、バルマー線の強度と不連続性から平均星団年齢を導出する。
• サルペーター初期質量関数を用いた理論的単一爆発星団モデルを適用し、年齢依存の質量光度比から星団質量を推定する。
• 観測された星団の明るさとサイズを、既知の若いコンact星団および銀河の球状星団と比較する。
• 特に明るい星団（例：M82 F）の動的質量推定値を、高分解能分光測定から評価する。
• スペクトル的証拠と動的制約を用いて、特定の星団におけるトップヘビー初期質量関数の可能性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M82の中心スターバースト領域における過去および現在の星形成エピソードの時系列は何か？
• RQ2 M82における現在のスターバーストは、星形成が広がるメカニズムに起因するのか、それとも潮汐的に破壊された物質の遅延降着に起因するのか？
• RQ3 M82 Bに存在する若い大質量星団は、質量、サイズ、進化可能性の観点から、銀河の球状星団の類縁体として整合的か？
• RQ4 M82の若い星団の初期質量関数は何か？また、標準的なサルペーター形式から逸脱しているか？
• RQ5 これらの若い星団が、長寿命の球状星団系へ進化する可能性はどの程度か？

主な発見

• アクティブコアのBrγ等価幅およびスペクトルフィッティングに基づき、M82における現在のスターバーストは約10 Myr前から続いている。
• 化石スターバースト領域M82 Bは、A星が支配的でバルマー不連続性が顕著なスペクトルを示しており、約100 Myr前に爆発的星形成が起きたと整合的である。
• M82 Bの若い星団は質量が10^4–10^6 M☉の範囲にあり、中央値は10^5 M☉であり、若年期の球状星団類縁体と整合的である。
• 星団のサイズと形状は、他のスターバースト銀河の若いコンパクト星団および球状星団の前身と整合的である。
• 最も明るい星団（例：M82 F）の動的質量推定値は約10^6 M☉であり、その大質量性を支持する。
• M82 Fにはトップヘビーな現在の質量関数の兆候があるが、これは普遍的な初期質量関数の変化ではなく、局所的な質量分離に起因する可能性が高い。