[論文レビュー] The H alpha Galaxy Survey I. The galaxy sample, H alpha narrow-band observations and star formation parameters for 334 galaxies

P. A. James, N. Shane+13 more|ArXiv.org|Nov 3, 2003

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 139

ひとこと要約

本研究では、全ハッブル型をカバーする334個の近傍銀河について、Hα狭帯域画像とRバンド photometry を実施し、星形成率、Hα+[N ii]等価幅、表面輝度を導出する。星形成率とハッブル型との間に強く相関する関係が示され、Sc型およびSbc型銀河が最も高い星形成率を示す一方、Hα+[N ii]等価幅とRバンド光度との間に有意な傾向は認められず、銀河の明るさに比例して星形成活動がスケーリングするという仮定に疑問を呈する。

ABSTRACT

We discuss the selection and observations of a large sample of nearby galaxies, which we are using to quantify the star formation activity in the local Universe. The sample consists of 334 galaxies across all Hubble types from S0/a to Im and with recession velocities of between 0 and 3000 km/s. The basic data for each galaxy are narrow band H alpha plus [NII] and R-band imaging, from which we derive star formation rates, H alpha plus [NII] equivalent widths and surface brightnesses, and R-band total magnitudes. A strong correlation is found between total star formation rate and Hubble type, with the strongest star formation in isolated galaxies occurring in Sc and Sbc types. More surprisingly, no significant trend is found between H alpha plus [NII] equivalent width and galaxy R-band luminosity. More detailed analyses of the data set presented here will be described in subsequent papers.

研究の動機と目的

• 局所宇宙における全ハッブル型にわたる星形成活動を定量化すること。特に、従来のサーベイでしばしば代表されない弱い矮星不規則銀河を含む。
• 星形成率測定における観測バイアスを克服するため、低表面輝度および明るさの弱い銀河における低レベルの星形成に敏感なHα狭帯域画像を用いること。
• Rバンドマグニチュードを正規化に用いることで、多様な銀河タイプ間での比較が可能な、信頼性の高い星形成率および等価幅を導出すること。
• 環境的および形態的要因が星形成に与える影響を調査すること。特に、孤立系、ペア、弱い相互作用系を含む。
• 選択効果の補正とボリューム制限サンプルの構築により、局所宇宙における全星形成率密度を推定する基盤を築くこと。

提案手法

• 334個の銀河を標本とし、退避速度 ≤3000 km s⁻¹ を満たすものとして、ラ・パルマのジャコブス・カプテン・望遠鏡を用いてHα+[N ii]狭帯域およびRバンド画像を取得した。
• 標準的なキャリブレーションを用いてHα+[N ii]フレックスから星形成率を導出し、Salpeter初期質量関数を仮定し、ダスト減光補正および[N ii]の混入を補正した。
• Rバンド連続スペクトルを基準としてHα+[N ii]の等価幅を計算し、最近の星形成活動の正規化された指標を提供した。
• 空間的に解像されたHαマップを用いて、特にスパイラル銀河および不規則銀河において核起源とディスク起源の星形成を区別した。
• Rバンドデータとハッブル型を用いて銀河の光度と形態を分類し、星形成傾向の統計的分析を可能にした。
• クラスタの汚染を最小限に抑えるために、銀河の選択を施し、フィールド環境に焦点を当て、孤立系、ペア、弱い相互作用系における局所的星形成を研究した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 近傍銀河における全星形成率とハッブル型との関係は何か。特に、S0/aからImまでの全形態範囲で成立するか。
• RQ2 Hα+[N ii]等価幅とRバンド光度との間に有意な相関があるか。これは星形成活動の正規化にどのような意味を持つのか。
• RQ3 減光補正および[N ii]の混入が、特に低光度および遅い型銀河におけるHαに基づく星形成率推定の正確性に与える影響はどの程度か。
• RQ4 Hα線の空間的分布は、古い星族の分布（Rバンド光）とどの程度一致するか。これは、ディスク形成におけるインサイドアウトまたはアウトサイドインのメカニズムを示唆するか。
• RQ5 弱い矮星不規則銀河は、全局所星形成率密度にどの程度寄与しているか。明るい銀河系と比較してどう異なるか。

主な発見

• 全星形成率とハッブル型との間に強く相関する関係が存在し、特にSc型およびSbc型銀河が孤立系において最も高い星形成率を示した。
• Hα+[N ii]等価幅とRバンド光度との間に有意な傾向は認められず、サンプル全体において星形成活動の正規化が銀河の明るさに比例しないことを示唆した。
• Hα画像により、イオン化ガスの詳細な空間的分布が明らかになり、特にスパイラル銀河および不規則銀河において核起源とディスク起源の星形成を分離可能となった。
• 本サンプルには、明るさが弱く、表面輝度が低い、矮星不規則銀河が多数含まれており、数的優位な低光度銀河群の統計的代表性が向上した。
• 高解像度の空間情報を持つ本データセットにより、星形成に及ぼす環境的要因（局所銀河密度、相互作用など）の未来の分析が可能となった。
• 選択効果の補正とボリューム制限サンプルの構築により、局所宇宙における全星形成率密度を推定する基盤が提供された。