[論文レビュー] The Bar-enhanced Star-formation Activities in Spiral Galaxies

JH Huang, HJ Gu+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 10, 1996

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 2被引用数 7

ひとこと要約

本研究は、FIR〜光学波長の全放射エネルギー比（L_FIR/L_B）およびIRAS色指数（S_25/S_12）を用いて、渦巻銀河における銀河バーの星形成への影響を調査している。バーは、高赤外線放射エネルギーを持つ初期型スパイラル銀河（S0/a–Sbc）においてのみ、星形成率を顕著に増加させることが判明した。特にL_FIR/L_B ≥ 1/3の条件下で顕著な増加が観測されたが、弱いバーを持つ銀河や後期型スパイラル銀河ではそのような増加は観測されず、バー誘発星形成爆発の鍵となる要因は燃料の可用性であることが示された。

ABSTRACT

We use the ratio $L_{ m FIR}/L_{ m B}$ and the IRAS color index S$_{25}$/S$_{12}$ (both widely used as indices of relative star formation rates in galaxies) to analyse subsets (containing no known AGNs or merging/interacting galaxies) of: (a) the IRAS Bright Galaxy Sample, (b) galaxies from the optically complete RSA sample which have IRAS detections in all four bands, and (c) a volume-limited IR-unselected sample. We confirm that IR-bright barred (SB) galaxies do, on average, have very significantly higher values of the FIR-optical and S$_{25}$/S$_{12}$ ratios (and presumably, higher relative star formation rates, SFR) than that do unbarred ones; the effect is most obvious in the IR colors. We also confirm that these differences are confined to early-type (S0/a - Sbc) spirals and are not evident among late-type systems (Sc - Sdm). {\it Unlike others, we see no enhancement of the SFR in weakly-barred (SAB) galaxies.} We further confirm that the effect of bars on the SFR is associated with the relative IR luminosity and show that it is detectable only in galaxies with $L_{ m FIR}/L_{ m B}$ $\proxgreat$ 1/3, suggesting that as soon as they have any effect, bars translate their host galaxies into this relatively IR-luminous group. Conversely, for galaxies with $L_{ m FIR}/L_{ m B}$ below$\sim$ 0.1 this luminosity ratio is {\it lower} among barred than unbarred systems, again confirming and quantifying an earlier result. Although there is no simple physical relation between HI content and star formation, a strong correlation of HI content with the presence of bars has been found for early-type spirals with $L_{ m FIR}/L_{ m B}$ $\proxgreat$ 1/3. This suggests that the availability of fuel is the factor determining just which galaxies undergo bar-induced starbursts.

研究の動機と目的

• FIRおよびIRAS指標を用いて、銀河バーがスパイラル銀河の星形成率を増加させるかどうかを検討すること。
• バーの星形成への影響が銀河タイプ（特に初期型対後期型スパイラル）によって異なるかどうかを特定すること。
• 利用可能なガス（HI含有量）がバー誘発星形成爆発を可能にする役割を評価すること。
• 弱くバーの存在する（SAB）銀河が星形成が増加するかどうかという、過去の矛盾する結果を解明すること。
• バーの星形成への影響が検出可能になるL_FIR/L_Bの閾値を定量すること。

提案手法

• 3つの銀河サンプルの分析：IRAS明るい銀河サンプル、IRAS検出付きの光学的完全サンプル（RSA）、ボリューム制限付きのIR非選択サンプル。
• 相対的星形成率の代理指標としてL_FIR/L_Bを用い、値が≥ 1/3の場合は星形成が増加しているとみなす。
• 星形成活動の独立的指標としてIRAS色指数S_25/S_12を採用。
• 初期型スパイラル銀河におけるバー有り（SB）とバー無し（S0/a–Sbc）の比較。AGNおよび相互作用系を除外。
• 初期型スパイラル銀河で、L_FIR/L_Bが高値のものについて、HI含有量とバー誘発星形成との相関分析。
• 分類的タイプごとに、SB、SAB、バー無し銀河間のSFR指標の統計的比較。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河バーの存在が、スパイラル銀河の星形成率を顕著に増加させるか？
• RQ2 バーの星形成への影響は、銀河タイプ（特に初期型対後期型スパイラル）に依存するか？
• RQ3 バー誘発星形成の増加が検出可能になるL_FIR/L_Bの閾値は何か？
• RQ4 初期型スパイラル銀河で高赤外線放射エネルギーを持つものについて、HI含有量とバー誘発星形成との相関は存在するか？
• RQ5 弱くバーのある（SAB）銀河は、バーのないシステムに比べて星形成が増加するか？

主な発見

• バー有り（SB）の初期型スパイラル銀河（S0/a–Sbc）は、バー無し銀河に比べて有意に高いL_FIR/L_BおよびS_25/S_12比を示し、星形成率の増加を示している。
• バー誘発星形成の増加は初期型スパイラル銀河に限定され、後期型系（Sc–Sdm）では観測されない。
• 弱くバーのある（SAB）銀河では星形成の顕著な増加は認められず、一部の先行研究とは矛盾する。
• バーの星形成への影響は、L_FIR/L_B ≥ 1/3のときのみ検出可能であり、バー誘発星形成爆発のための光度閾値があると示唆される。
• L_FIR/L_B < 0.1の低光度域では、バー有り銀河の方がバー無し銀河よりも星形成率が低く、低光度域では逆転効果が観測された。
• L_FIR/L_B ≥ 1/3を満たす初期型スパイラル銀河においてのみ、HI含有量とバー誘発星形成との強い相関が確認され、ガスの可用性がバーの影響の鍵要因であることが示された。