[論文レビュー] The Cometary Blue Compact Dwarf Galaxies Mkn 59 and Mkn 71: Clues to Dwarf Galaxy Evolution?

K. G. Noeske, N. G. Guseva+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 11, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、Mkn 59 および Mkn 71 というコメット型青色コンpakト矮星銀河（iI,C BCDs）を、深さのある分光測光法およびHST画像を用いて調査し、母銀河の構造と星形成バーストの性質を検討した。その結果、これらの低表面ねらい度の母銀河は、通常のiE/nE BCDs よりも顕著に若く（約2 Gyr）、効率的な金属元素混合と中間的な構造的パラメータを示しており、コメット型BCDは若年期のi0 BCDと古典的iE/nE BCDの間の別個の進化段階を表している可能性があることが示唆された。

ABSTRACT

"Cometary" Blue Compact Dwarf Galaxies (iI,C BCDs) are characterized by off-center starbursts close to the end of an elongated dwarf irregular (dI)-like host galaxy. This may either represent randomly enhanced star-forming activity of a dI, or may be caused by a set of special properties of such systems or their environment. For a first investigation of this issue, we analyse the nearby iI,C BCDs Markarian 59 and Markarian 71. Using deep ground-based spectrophotometric data and HST images, we derive physical properties, structure and ages of the starburst regions and the underlying stellar host galaxies. The metallicities show small scatter in the vicinity of the star-forming regions and along the major axis of Mrk 59 which suggests effective mixing of heavy elements on kpc scales. The surface brightness profiles of the underlying host galaxies in either iI,C BCD show an exponential decay with a central surface brightness and scale length that are intermediate between typical iE/nE BCDs and dIs. Spectral population synthesis models in combination with colour magnitude diagrams and colour profiles yield most likely formation ages of ~2 Gyr for the host galaxies in both iI,C BCDs, with upper limits of ~4 Gyr for Mrk 59 and ~3 Gyr for Mrk 71, i.e. significantly lower than the typical age of several Gyr derived for the host galaxies of iE/nE BCDs. These findings raise the question whether iI,C systems form a distinct class within BCDs with respect to the age and structure of their hosts, or whether they represent an evolutionary stage connecting young i0 BCDs and "classical" iE/nE BCDs. Properties of analogous objects studied in the local universe and at medium redshifts provide some support for this evolutionary hypothesis.

研究の動機と目的

• コメット型青色コンパクト矮星銀河（iI,C BCDs）の低表面ねらい度（LSB）母銀河の年齢および構造的性質を特定すること。これらのシステムは、中心からずれた星形成バーストを示すレアな系である。
• iI,C BCDs の形態的奇抜性が、固有の物理的性質に起因するのか、あるいは確率的過程に起因するのかを評価すること。
• 星形成バースト領域および母銀河の主要軸に沿った金属量分布と混合効率を調査すること。
• iI,C BCDs が独立したクラスを形成しているのか、それとも若年期のi0 BCDと古典的iE/nE BCDの間の進化段階を表しているのかを評価すること。

提案手法

• Mkn 59 および Mkn 71 の高動態範囲表面ねらい度プロファイル（SBPs）を取得するために、地上の深さのある分光測光法とHST画像を用いた。
• 星形成バースト成分とLSB母銀河成分を分離するために、プロファイル分解法を適用し、Hαおよび色マップを用いて半径方向の延長を検証した。
• 長スリット分光法を用いてイオン化ガスの放射を測定し、その後、半経験的モデルを適用して差し引くことで、下層の星の連続スペクトルを分離した。
• スリットに沿った複数の位置で、スペクトル集団合成モデリングを適用し、下層星族の年齢および金属量を導出した。
• 酸素量は発光線解析により測定され、金属量勾配を評価することで混合効率を推定した。
• 他の既知のコメット型BCDと照合することで、一貫性を検証し、進化仮説を支持する根拠を得た。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コメット型BCDの低表面ねらい度母銀河は、古典的iE/nE BCDよりも顕著に若いのか？
• RQ2 iI,C BCDs の中心からずれた星形成バーストの形態は、母銀河の構造的および年齢的性質と相関しているのか？
• RQ3 iI,C BCDs の母銀河において、重元素の混合が十分に効率的で、数キロパーセクのスケールで金属量勾配が小さいのか？
• RQ4 iI,C BCDs の母銀河の構造的および年齢的性質は、dI/dE型とiE/nE型BCDの間の潜在的な進化系列において中間的であるのか？
• RQ5 iI,C BCDs の形態的奇抜性は、確率的出来事ではなく、固有の物理的プロセスによって説明可能なのか？

主な発見

• Mkn 59 および Mkn 71 のLSB母銀河の方位平均半径方向の明るさプロファイルは、指数関数的法則でよく近似され、中心表面ねらい度およびスケール長が、通常のiE/nE BCDs と矮星不規則銀河の中間的である。
• スペクトル集団合成モデリングにより、LSB母銀河の最も確実な形成年齢は約2 Gyrであると示され、Mkn 59 では上限が約4 Gyr、Mkn 71 では約3 Gyrであった。
• 酸素量の平均は、Mkn 59 で12+log(O/H) = 8.0（1/8 Z☉）、Mkn 71 で12+log(O/H) = 7.8（1/14 Z☉）であり、BCDに一般的な値だが、星形成バースト領域および主要軸に沿ってわずかな散らばり（約0.2 dex）を示した。
• 金属量の小さな散らばりは、両システムで数キロパーセクのスケールで重元素が効率的に混合されていることを示唆している。
• 利用可能なデータがある他の5つのコメット型BCDは、同様の構造的および年齢的性質を示しており、iI,C形態の共通の物理的起源を支持する。
• これらの発見は、iI,C BCDs が若年期のi0 BCDと古典的iE/nE BCDの間の別個の進化段階を表している可能性があるが、確率的現象ではないと示唆している。