[論文レビュー] The impact on the general properties of HII galaxies in the local universe of the visibility of the [OIII]l 4363 line

C. Hoyos, Á. I. Díaz|CERN Bulletin|Nov 2, 2005

Impact of Light on Environment and HealthEnvironmental Science参考文献 1被引用数 18

ひとこと要約

本研究では、大規模な局所HII銀河のサンプルを分析し、[O III]𝜆4363の輝線が観測されるか否かに応じて比較した。この輝線が観測されない銀河は、より明るく、金属量が多く、イオン化度が低く、より古く、より質量の大きな母体星団を有する。結果から、高赤方偏移の明るいコンact青銀河（LCBGs）は、局所の[O III]𝜆4363線を示さないHII銀河に類似しており、これは高赤方偏移LCBGsが、古く、質量が大きく、金属量の高い星団を有している可能性を示唆する。

ABSTRACT

We present a statistical study of a very large sample of HII galaxies taken from the literature. We focus on the differences in several properties between galaxies that show the auroral line [OIII]l4363 and those that do not present this feature in their spectra. It turns out that objects without this auroral line are more luminous, more metal-rich and present a lower ionization degree. The underlying population is found to be much more important for objects without the [OIII]l 4363 line, and the effective temperature of the ionizing star clusters of galaxies not showing the auroral line is probably lower. We also study the subsample of HII galaxies whose properties most closely resemble the properties of the intermediate-redshift population of Luminous Compact Blue Galaxies (LCBGs). The objects from this subsample are more similar to the objects not showing the [OIII]l 4363 line. It might therefore be expected that the intermediate-redshift population of LCBGs is powered by very massive, yet somewhat aged star clusters. The oxygen abundance of LCBGs would be greater than the average oxygen abundance of local HII galaxies.

研究の動機と目的

• 局所HII銀河の物理的性質を、[O III]𝜆4363の輝線が観測されるか否かに応じて比較すること。
• 高赤方偏移の明るいコンact青銀河（LCBGs）の代表的な局所コントロールサンプルを特定すること。LCBGsは、局所HII銀河の高赤方偏移対応体であると考えられている。
• [O III]𝜆4363線の欠如が、単なる選択バイアスではなく、金属量の高い状態および古く、質量の大きな星団を示す真の診断指標であるかどうかを検証すること。
• 進化モデル化のため、局所宇宙におけるLCBGに類似した銀河が、[O III]𝜆4363線を有するか否かのHII銀河のどちらに類似しているかを特定すること。
• 分光データの統計的解析を用いて、2つのサブサンプル間のイオン化度、金属量、明るさ、星団年齢の差を定量化すること。

提案手法

• 複数の文献データソースから得た大規模な局所HII銀河の分光的サンプルの収集（発光線強度測定値および画像データを含む）。
• スペクトル検出閾値に基づき、[O III]𝜆4363線が検出可能な銀河（Sub1）と検出不能な銀河（Sub2）にサンプルを二分類。
• 確率密度関数とドット積分析を用いて、Sub1とSub2の間で明るさ、金属量、イオン化度、減光、星団質量といった主要な物理的性質を統計的に比較。
• 酸素濃度とイオン化パラメータ推定のため、[O III]/[O II]線比とO3N2インデックスを用い、実験的および理論的関係による校正を実施。
• ドット積法を用いて、LCBGに類似したサブサンプルをSub1およびSub2と比較し、分布形状の類似度を定量化。
• 距離および明るさ補正のため、平坦な宇宙論（H₀ = 70 km s⁻¹ Mpc⁻¹）を仮定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HII銀河において、[O III]𝜆4363の輝線が観測されるか否かに応じて、明るさ、金属量、イオン化パラメータはどのように異なるか？
• RQ2 HII銀河における[O III]𝜆4363線の欠如は、金属量の高い状態および古く、質量の大きな星団を示す真の指標であるのか、それとも観測的制限によるものなのか？
• RQ3 中間赤方偏移の明るいコンact青銀河（LCBGs）は、物理的性質の観点から、[O III]𝜆4363線を有するか否かのHII銀河のどちらに最も類似しているか？
• RQ4 [O III]𝜆4363線の非検出は、HII銀河のイオン化星団および母体星団の年齢、質量、金属量にどのような意味を持つのか？
• RQ5 観測された線比および明るさの差は、金属量の影響のみで説明可能か、それとも進化効果（例：星団の老化）も必要か？

主な発見

• [O III]𝜆4363線が観測されないHII銀河は、平均して0.4 dex高い金属量を示し、これは選択バイアスを越えた真の金属量効果を示している。
• 輝線が観測されない銀河は、より明るく、H𝛽明るさが顕著に高い。また、[O III]/[O II]比が低いことから、イオン化度が低いことが示されている。
• 母体星団は、[O III]𝜆4363線が観測されない銀河でより質量が大きく、イオン化星団は低い励起度および高い減光を示すことから、より古く、より質量の大きなものであると推定される。
• LCBGに類似したサブサンプルは、[O III]𝜆4363線が観測されないサブサンプルと統計的により類似しており、Bバンド（例：1.228）、星団質量（例：1.123）などのドット積値が、[O III]𝜆4363線を有するサブサンプルよりも強い類似度を示している。
• [O III]𝜆4363線の欠如は、高金属量、低イオン化度、進化した星団を示す強力な指標であり、高赤方偏移LCBGsが古く、質量が大きく、金属量の高い星団によって駆動されている可能性を示唆する。
• 明るさと金属量が高水準であるにもかかわらず、LCBGに類似した銀河では金属量とイオン化度の強い相関が見られないため、イオン化度の差は金属量そのものではなく、星団の年齢と質量に起因していることが示唆される。