[論文レビュー] The H-alpha Galaxy Survey II. Extinction and NII corrections to H-alpha fluxes

P. A. James, N. Shane+3 more|ArXiv.org|Oct 15, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 31

ひとこと要約

この論文は、近傍銀河における[ N II ]汚染と内部減光補正を定量的に評価することで、Hαに基づく星形成率（SFR）測定値を精緻化している。幅帯画像と線スペクトル比を用いて、[N II]汚染はディスク領域の星形成領域では通常無視できるが、核領域では過大評価されていることが判明した。また、タイプおよび傾き依存の減光補正が、Hαと遠赤外線SFRの一致を顕著に向上させ、Hαが局所宇宙における頑健なSFR指標であることを裏付けた。

ABSTRACT

We study the two main corrections generally applied to narrow-band H-alpha fluxes from galaxies in order to convert them to star formation rates, namely for NII contamination and for extinction internal to the galaxy. From an imaging study using narrow-band filters, we find the NII and H-alpha emission to be differently distributed. In most disk star formation regions the NII fraction is small, whereas some galaxies display a diffuse central component which can be dominated by NII emission. We consider explanations for variations in the NII/H-alpha ratio, including metallicity variations and different excitation mechanisms. We then estimate the extinction towards star formation regions in spiral galaxies, firstly using Br-gamma/H-alpha line ratios. We find that extinction values are larger in galaxy nuclei than in disks, and that there is no evidence for heavily dust-embedded regions emerging in the near-IR. We use optical emission line data from the literature to show only a moderate dependence of extinction on inclination, consistent with broad-band photometric studies; typical extinctions are smaller for late-type dwarfs than for spiral types. Finally, we show that the application of type-dependent extinction corrections significantly improves the agreement between star formation rates from H-alpha and IRAS fluxes. This agreement argues against star formation in normal galaxies being dominated by heavily dust-embedded components.

研究の動機と目的

• Hα輝度から導かれる星形成率（SFR）推定値の正確性を向上させるために、[N II]線汚染と内部チリ減光という2つの主要な系統的補正を扱う。
• 以前のHα輝度に基づくSFR推定値が、補正されていない[N II]放射または重度にチリで覆われた領域によって、真の星形成率を系統的に低く見積もっているかどうかを評価する。
• Brγ/Hα比と光学線スペクトルデータから導かれる減光補正が、遠赤外線（IRAS）SFR測定値と整合するかどうかを検証する。
• Hαでは検出できない重度にチリで覆われた星形成領域—つまり、Hαでは見えない領域—が、局所銀河の全SFRを支配しているかどうかを評価する。
• Hαと遠赤外線SFRの整合性を高めるために、タイプおよび傾き依存の減光補正を提供する。

提案手法

• ラ・パルマのウィリアム・ハーシェル望遠鏡およびヤコブス・カプテン望遠鏡を用いて、334個の近傍銀河に対して幅帯HαおよびRバンド画像観測を実施した。
• Hαに中心を置いた厳密に選別された幅帯フィルター（44–55Å FWHM）を用い、Hαと[N II]の発光を分離することで、[N II]とHαの空間的分布を解像度を保ったまま比較可能にした。
• 銀河のサブセットでBrγ/Hα線スペクトル比を測定し、特に核部およびディスク領域の減光を推定した。
• Brγ/Hαの結果を文献からの光学線スペクトルデータと組み合わせ、銀河タイプおよび傾きに応じた全銀河的Hα減光値を導出した。
• Hα輝度にタイプおよび傾き依存の減光補正を適用し、IRASからの遠赤外線SFRと比較した。
• 空間解像度のある画像を用いて、核部のスペクトロスコピー的測定が、[N II]とHα発光の空間的分布の違いにより、[N II]寄与率を過大評価していることを示した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河における[N II]発光の空間的分布はHα発光とどのように異なっているのか。また、これは[N II]汚染補正の正確性に影響を及ぼすか。
• RQ2 核部のスペクトロスコピー的測定は、統合銀河測定と比較して、[N II]が全Hα輝度に占める寄与率をどの程度過大評価しているか。
• RQ3 さまざまな銀河タイプおよび傾きにおけるHα発光領域の典型的な減光値は何か。また、Brγ/Hα比は光学線スペクトル比と一致するか。
• RQ4 Hαでは検出できない重度にチリで覆われた星形成領域—つまり、Hαでは見えない領域—が、局所銀河の全SFRを支配しているか。
• RQ5 タイプおよび傾き依存の減光補正は、Hαベースと遠赤外線ベースのSFR推定値の一致をどの程度向上させるか。

主な発見

• [N II]発光はHα発光とは空間的に異なるが、核部の測定では、[N II]が全Hα輝度に占める寄与率を顕著に過大評価しており、特に銀河中心部で顕著である。
• ほとんどのディスク星形成領域では、[N II]分率は小さく、あるいは無視できるほど小さいため、過去の[N II]補正がディスクSFRを低く見積もっていた可能性がある。
• 銀河の核部では減光値がディスク部よりも高いが、ディスク部の減光値は光学線スペクトル研究から導かれた値と整合的である。
• Brγ/Hα比に著しい近赤外線過剰が検出されなかったことから、Hαでは検出できない重度にチリで覆われた星形成領域が存在する証拠はない。
• 遅いタイプの矮星では減光補正が小さく、タイプおよび傾き依存の補正を適用することで、HαとIRASベースのSFRの一致が顕著に向上した。
• 補正後のHαと遠赤外線SFRの強い一致は、多くの局所銀河において重度にチリで覆われた星形成が主要な成分ではないという結論を支持する。