[論文レビュー] The Evolutionary History of Local Group Irregular Galaxies

E. K. Grebel|arXiv (Cornell University)|Mar 9, 2004

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 3被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、局所団の不規則銀河および矮小不規則銀河の進化的歴史を調査し、その継続的で確率的な星形成、低金属量の化学的進化、環境への耐性に注目している。これらの銀河はハッブル時間にわたる長期間にわたり星形成が継続しており、効果的還元率が低く、[α/Fe]比が太陽未満であることが示され、これはII型超新星の寄与が減少していることや、選択的風による金属の損失が生じている可能性を示唆している。

ABSTRACT

Irregular (Irr) galaxies are gas-rich objects with recent or ongoing star formation. In absence of spiral density waves, star formation occurs largely stochastically. The scattered star-forming regions tend to be long-lived and migrate slowly. Older populations have a spatially more extended and regular distribution. In fast-rotating Irrs high star formation rates with stronger concentration toward the galaxies' center are observed, and cluster formation is facilitated. In slowly or nonrotating dwarf Irrs (dIrrs) star formation occurs more quiescently, and the formation of OB associations is common. Irrs and dIrrs tend to experience continuous star formation with amplitude variations and to continue to form stars for another Hubble time. Irrs exhibit lower effective yields than spirals, and [alpha/Fe] ratios below the solar value. This may be indicative of fewer Type II SNe and lower astration rates in their past. Alternatively, many metals may be lost from the shallow galaxy potential wells due to selective winds. The differences in the metallicity-luminosity relation between dIrrs and dwarf spheroidals (which, despite their lower masses, tend to have too high a metallicity for their luminosity as compared to dIrrs) further supports the idea of slow astration and slow enrichment in dIrrs. The current data on age-metallicity relations are still too sparse to distinguish between infall, leaky-box, and closed-box models. The preferred location of dIrrs in the outer parts of galaxy groups and clusters and in the field as well as the positive correlation between gas content and distance from massive galaxies indicate that these dIrrs probably have not yet experienced significant interactions or galaxy harassment. (Abridged)

研究の動機と目的

• 局所団の不規則銀河および矮小不規則銀河の長期的星形成および化学的進化を理解すること。
• これらの銀河が閉じたボックス、漏れのあるボックス、降着モデルのいずれに従っているかを特定すること。
• ハリケーン圧力や潮汐的剥ぎ取りなどの環境的要因がガス含量および形態に与える影響を評価すること。
• 金属量-光度関係に関して、矮小セクシュアル銀河（dSphs）と比較して、dIrrの化学的進化の特徴を評価すること。
• 星のフィードバックおよび超新星駆動の乱流が中性ガスおよび分子ガスの分布および安定性に与える影響を評価すること。

提案手法

• ハッブル宇宙望遠鏡の光度データを分析して、局所団のdIrrおよびIrrの高解像度画像から星形成歴を再構築する。
• 6–10メートル級の地上望遠鏡および分光計を用いて、個々の星の金属量および元素の含有量を測定する。
• H Iの分布および運動を検討して回転曲線、ガスの安定性、および相互作用の可能性を推定する。
• 観測された金属量-光度関係および金属量-表面輝度関係を理論的モデル（閉じたボックス、漏れのあるボックス、降着）と比較する。
• [α/Fe]比および効果的還元率を評価して、過去の超新星寄与および星形成率の低下を推定する。
• ガス含量、巨大銀河からの距離、形態的分離との相関分析を通じて、環境的要因の影響を推察する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 局所団の不規則銀河および矮小不規則銀河は、化学的進化において閉じたボックス、漏れのあるボックス、または降着モデルに従っているか？
• RQ2 dIrrではスパイラル銀河と比較して、観測された太陽未満の[α/Fe]比および低効果的還元率はどのような要因によるか？
• RQ3 高速回転と低速回転のdIrrでは、星形成パターンおよびガス分布にどのような相違が見られるか？
• RQ4 dSphと同程度の質量を持つにもかかわらず、dIrrはdSphと比較して同じ光度で金属量が低いのはなぜか？
• RQ5 ハリケーン圧力や潮汐的剥ぎ取りなどの環境プロセスが、dIrrのガス含量および進化の道筋にどの程度の影響を与えているか？

主な発見

• IrrおよびdIrr銀河は、ハッブル時間にわたる星形成が継続しており、その振幅変動は2–3倍程度にとどまり、長期的な安定性を示している。
• dIrrおよびIrrの古い星形成集団は空間的に広がっており、均等に分布しているが、若いOB連星集団とは対照的に、塊状で散在した分布をしている。
• dIrrの[α/Fe]比は太陽未満であり、II型超新星の寄与が低く、進化の歴史において星形成率の低下が顕著であることを示唆している。
• dIrrはスパイラル銀河と比較して低い効果的還元率を示しており、浅い重力井戸と選択的風による金属損失により、金属の効率的保持が困難であることが原因である可能性がある。
• ガス含量と巨大銀河からの距離の間に強い正の相関が認められ、グループの外縁部に位置するdIrrはまだ顕著な環境的剥ぎ取りを経験していないことが示唆されている。
• dIrrの金属量-光度関係はdSphとはずれているため、dSphはdIrrよりも初期に急速に化学的増幅を経験したことが示唆されている。