[論文レビュー] The HI content of early-type galaxies from the ALFALFA survey. II. The case of low density environments

M. Grossi, S. di Serego Alighieri+8 more|arXiv (Cornell University)|Mar 3, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 87被引用数 45

ひとこと要約

本研究では、ALFALFA調査データを用いて低密度環境に位置する62個の初期型銀河（ETG）のHI含量を分析した。明るいETGでは44%の検出率を示し、これはバービオ銀河団の10倍にのぼる。これは、環境と質量がガス保持に強く影響することを示唆している。中性水素の存在は、特に矮星において、最近の相互作用やガス除去が最小限の受動的進化と関連している可能性を示している。

ABSTRACT

We present the analysis of the HI content of a sample of early-type galaxies (ETGs) in low-density environments (LDEs) using the data set provided by the Arecibo Legacy Fast ALFA (ALFALFA) survey. We compare their properties to the sample in the Virgo cluster that we studied in a previous paper (di Serego Alighieri et al. 2007, Paper I). We have selected a sample of 62 nearby ETGs (V< 3000 km/s) in an area of the sky where the ALFALFA data are already available (8h -17). In both cases it is 10 times higher than that of the Virgo cluster. The presence of gas can be related to a recent star formation activity: 60% of all ETGs with HI have optical emission line ratios typical of star-forming galaxies and blue colours suggesting the presence of young stellar populations, especially in the dwarf subsample. We show that the HI detection rate of ETGs depends both on the environment and mass. The fraction of early-type systems with neutral hydrogen is higher in more massive objects when compared to early-type dwarfs. The ETGs in LDEs seem to have more heterogeneous properties than their Virgo cluster counterparts, since they are able to retain a cold interstellar gas component and to support star formation activity even at recent epochs.

研究の動機と目的

• ALFALFA調査データを用いて、低密度環境（LDE）に位置する初期型銀河（ETG）のHI含量を調査する。
• 本研究（Paper I）で得られたバービオ銀河団のETGと比較し、LDEのETGにおけるHI検出率およびガス性質を評価することで、環境依存性を検証する。
• ETGにおけるHI含量、銀河質量、星形成活動の関係を検討する。
• LDEに位置するガス豊富なETGが、初期ガスを保持しているのか、それとも最近の相互作用によって獲得したのかを評価する。
• 環境要因がETGにおける冷たいISMの保存および最近の星形成を促進する役割を評価する。

提案手法

• バービオ銀河団を避ける領域（8h < RA < 16h、4° < DEC < 16°）におけるALFALFA調査データから、近くのETG（V < 3000 km s⁻¹）を62個選定した。
• 絶対等級Bバンド（M_B）に基づいて分類：明るいETG（M_B < -17）と矮星ETG（M_B > -17）。
• ALFALFAの21-cm線データを分析し、HI放射を検出。わずかな検出には信号対雑音比（S/N）の閾値（S/N ≥ 4）を用いた。
• 文献に掲載された先行する21-cm測定値と比較し、データ品質および一貫性を検証した。
• 光学的発光線比（例：Hα、[OIII]/Hβ）およびu-r色を用いて、HI検出ETGにおける星形成活動の有無を評価した。
• 環境的要因の影響を評価するため、LDEのETGとバービオ銀河団のETGにおけるHI検出率およびガス分率を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低密度環境に位置する初期型銀河のHI検出率は、バービオ銀河団に位置する銀河と比べてどの程度か？
• RQ2 LDEに位置するETGのHI含量は、銀河質量（明るいETG対矮星ETG）とどのように相関しているか？
• RQ3 LDEに位置するETGにおける中性水素の存在は、最近の星形成活動または環境的プロセスと関連しているか？
• RQ4 合体、IGM吸着、または受動的進化といったメカニズムのうち、低密度地域におけるETGのHI保持を説明できるのはどれか？
• RQ5 ガス分率および星形成指標の観点から、LDEに位置するETGのHI性質は、高密度クラスタに位置するETGと比べてどのように異なるか？

主な発見

• 低密度環境に位置する明るいETG（M_B < -17）におけるHI検出率は44%であり、これはバービオ銀河団の検出率の10倍にのぼる。
• 矮星ETG（M_B > -17）では、HI検出率が13%にのぼり、依然としてバービオ銀河団の10倍であり、より低い密度環境ではガス保持が顕著に強いことが示された。
• HI検出ETGの60%が、光学的発光線比および青いu-r色を示しており、特に矮星サブサンプルにおいて、継続的または最近の星形成活動と一致している。
• 15個の明確なHI検出源のうち、5つは弱い発光（S/N ~ 4）を示しており、ガス含量を確認するためのさらなる深さのフォローアップが可能である可能性を示している。
• 最も質量の大きな3つのETG（NGC 3377、3379、3384）は、5σの限界（約2×10⁷ M⊙）までHI放射を検出できず、これは高密度環境では巨大ETGですらガスを失う可能性があることを示している。
• 星形成の兆候のないガス豊富なETGは、初期ガスを保持しているか、星形成を誘発しない形でIGM吸着によってガスを獲得した可能性があり、ガス獲得経路が複数あることを示唆している。