[論文レビュー] The Herschel Virgo Cluster Survey. XVIII. Star-forming dwarf galaxies in a cluster environment

M. Grossi, L. K. Hunt+23 more|Research Explorer (The University of Manchester)|Nov 14, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 198被引用数 20

ひとこと要約

本研究では、ヘーシェルデータを用いて、バーヴォ銀河団に属する140個の星形成中矮星銀河の遠赤外線およびサブミリ波長特性を分析し、ダスト、ガス、星形成に対する環境的影響を評価した。その結果、H iガスは優先的に剥ぎ取られる一方で、ダストはそれほど影響を受けないことが判明し、ダストの除去に長時間スケールが要する可能性を示唆しており、銀河団環境が主にガスの剥ぎ取りによって星形成を抑制していることが示された。

ABSTRACT

To assess the effects of the cluster environment on the different components of the interstellar medium, we analyse the FIR-submm properties of a sample of star-forming dwarf (SFD) galaxies detected by the Herschel Virgo Cluster Survey (HeViCS). We determine dust masses and dust temperatures by fitting a modified black body (MBB) function to the spectral energy distributions (SEDs). Stellar and gas masses, star formation rates (SFRs), and metallicities are obtained from the analysis of a set of ancillary data. Dust is detected in 49 out of 140 optically identified dwarfs covered by the HeViCS field; considering only dwarfs brighter than $m_B$ = 18 mag, this gives a detection rate of 43%. After evaluating different emissivity indices, we find that the FIR-submm SEDs are best-fit by $β$=1.5, with a median dust temperature $T_d$ = 22.4 K. Assuming $β$=1.5, 67% of the 23 galaxies detected in all five Herschel bands show emission at 500 $μ$m in excess of the MBB model. The excess is inversely correlated with SFR and stellar masses. To study the variations in the global properties of our sample due to environmental effects, we compare the Virgo SFDs to other Herschel surveys, such as KINGFISH, the Dwarf Galaxy Survey (DGS), and the HeViCS bright galaxy catalogue (BGC). We explore the relations between stellar mass and HI fraction, specific SFR, dust fraction, gas-to-dust ratio over a wide range of stellar masses. Highly HI-deficient Virgo dwarf galaxies are mostly characterised by quenched star formation activity and lower dust fractions giving hints for dust stripping in cluster dwarfs. However, we find that the fraction of dust removed has to be less than that of the HI component. Since the Virgo SFDs are likely to be crossing the cluster for the first time, a longer timescale might be necessary to strip the more centrally concentrated dust distribution.

研究の動機と目的

• バーヴォ銀河団の密度の高い環境が、星形成中矮星銀河のサンプルにおける星間物質成分（ダスト、ガス、星形成）に与える影響を調査すること。
• 遠赤外線およびサブミリ波長帯域におけるスペクトルエネルギー分布（SED）に修正ブラックボディ関数をフィットさせ、ダスト質量および温度を特定すること。
• スターリングマス、ガス分率、ダスト分率、星形成率に関する環境的影響を隔離するために、他のヘーシェル調査（KINGFISH、DGS、HeViCS BGC）と比較すること。
• 特にH i欠乏度が著しい系において、ダストとH iガスの相対的な剥ぎ取り効率を評価すること。
• 観測されたダスト対ガス比が、ダストの除去メカニズムおよび初めて銀河団に進入する矮星の進化的スケールに与える含意を検討すること。

提案手法

• ヘーシェル調査領域に位置する140個の光学的に特定された星形成中矮星銀河のスペクトルエネルギー分布（SED）に、修正ブラックボディ関数をフィットさせ、ダスト質量および温度を導出。
• 発光性指数βを複数の値で評価したところ、β = 1.5がFIR-サブミリ波長のSEDに最もよく適合し、中央値としてのダスト温度は22.4 Kが得られた。
• 500 μmにおけるサブミリ波長過剰を、観測されたSEDとモデル予測を比較することで定量化した。全5バンドで検出された23個の銀河のうち67%が過剰放射を示した。
• 付随するデータ（光学、電波、ALMA、赤外線）を用いて、星形成質量、ガス質量、星形成率（SFR）、金属量を導出。
• バーヴォ矮星銀河サンプルを、広い星形成質量範囲（10⁷–10¹¹ M⊙）における外部調査（KINGFISH、DGS、HeViCS BGC）と比較することで、環境的影響を評価。
• 星形成質量、H i分率、特異的星形成率（sSFR）、ダスト分率、ガス対ダスト比の関係を分析し、銀河団環境に起因する乖離を特定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バーヴォ銀河団の環境は、星形成中矮星銀河のダスト含有量および温度にどのように影響を与えるか？
• RQ2 矮星銀河におけるダストとH iガスの相対的な剥ぎ取り効率は何か？ これは、環境変化のスケールに何を示唆するか？
• RQ3 H i欠乏度が著しい矮星が、著しいガス損失にもかかわらず、依然として高いダスト対ガス比を示すのはなぜか？
• RQ4 バーヴォ矮星銀河のダストおよびガス特性は、低密度環境に存在する同様の銀河と比べてどのように異なるか？
• RQ5 矮星の初期状態（例：初めて銀河団に進入する）は、星形成および星間物質成分に及ぼす環境的影響に、どのように関与しているか？

主な発見

• 140個の光学的に特定された矮星銀河のうち、49個でダストが検出され、m_B = 18 magより明るい銀河では43%の検出率を示した。
• 本サンプルのFIR-サブミリ波長SEDは、発光性指数β = 1.5の修正ブラックボディで最もよく適合し、中央値としてのダスト温度は22.4 Kであった。
• 全5バンドで検出された23個の銀河のうち67%が500 μmで過剰放射を示しており、これはサブミリ波長過剰を示しており、星形成率および星形成質量と逆相関していた。
• β値が低い場合でも、サブミリ波長過剰の割合は低下するが、βフリーのSEDモデリングを適用した場合でも54%の高い割合を示し、過剰検出の堅牢性が示された。
• H i欠乏度が著しい矮星では、星形成が抑制され、ダスト分率が低下し、H iおよびダスト含量も減少しており、ガス剥ぎ取りによる環境的抑制が示された。
• H i欠乏度が著しい系でもダスト対ガス質量比は高いまま維持されており、これはダストの除去がH iガスの剥ぎ取りほど効率が悪いことを示唆しており、H iディスクがダスト分布よりも広がっているためと考えられる。