[論文レビュー] The Spitzer Local Volume Legacy: Survey Description And Infrared Photometry

Daniel A. Dale, Cohen, S. A.+22 more|Max Planck Institute for Plasma Physics|Jan 1, 2009

Spacecraft and Cryogenic Technologies被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、11 Mpc圏内の258個の近傍銀河を対象とした体積限定型、多波長研究であるスパイitzer局所ボリュームレガシ（LVL）調査を提示する。この調査では、スパイザー赤外線光度測定とGALEX紫外線およびHα像を統合している。その結果、低金属量・低光度銀河は8 μm PAH放射が不足しているが、全赤外線放射と強い遠赤外線相関を示しており、古い星族と少ないダスト再放射のため、星爆発銀河と比較して赤外線/紫外線比が低いことが明らかになった。

ABSTRACT

The survey description and the near-, mid-, and far-infrared flux properties are presented for the 258 galaxies in the Local Volume Legacy (LVL). LVL is a Spitzer Space Telescope legacy program that surveys the local universe out to 11 Mpc, built upon a foundation of ultraviolet, H-alpha, and HST imaging from 11HUGS (11 Mpc H-alpha and Ultraviolet Galaxy Survey) and ANGST (ACS Nearby Galaxy Survey Treasury). LVL covers an unbiased, representative, and statistically robust sample of nearby star-forming galaxies, exploiting the highest extragalactic spatial resolution achievable with Spitzer. As a result of its approximately volume-limited nature, LVL augments previous Spitzer observations of present-day galaxies with improved sampling of the low-luminosity galaxy population. The collection of LVL galaxies shows a large spread in mid-infrared colors, likely due to the conspicuous deficiency of 8um PAH emission from low-metallicity, low-luminosity galaxies. Conversely, the far-infrared emission tightly tracks the total infrared emission, with a dispersion in their flux ratio of only 0.1 dex. In terms of the relation between infrared-to-ultraviolet ratio and ultraviolet spectral slope, the LVL sample shows redder colors and/or lower infrared-to-ultraviolet ratios than starburst galaxies, suggesting that reprocessing by dust is less important in the lower mass systems that dominate the LVL sample. Comparisons with theoretical models suggest that the amplitude of deviations from the relation found for starburst galaxies correlates with the age of the stellar populations that dominate the ultraviolet/optical luminosities.

研究の動機と目的

• フラックス制限型サンプルに起因するバイアスを回避するため、近傍の星形成銀河に対する統計的に信頼性の高い体積限定調査を実施すること。
• 局所ボリューム内の低質量・低表面輝度銀河のダストおよび星形成特性を特徴づけること。
• 従来のスパイザー調査で不足しがちな低光度および低金属量銀河のサンプリングを改善すること。
• 星形成歴や金属量の異なる銀河における赤外線と紫外線放射の関係を調査すること。
• 星族の年齢とダスト再放射が、グローバルな赤外線・紫外線色関係をどのように形作っているかを評価すること。

提案手法

• 11 Mpc圏内の258個の銀河に対して、スパイザーIRACおよびMIPSを用いた深紫外赤外線画像観測（3.6, 4.5, 5.8, 8.0, 24, 70, 160 μm）。
• 11HUGSおよびANGST調査から得られた事前データとして、GALEX紫外線、Hα、HST解像度星族データを統合。
• 局所銀河集団の統計的代表性、特に低光度系の代表性を確保するため、体積限定サンプリングを実施。
• 全赤外線フラックスを測定し、赤外線/紫外線（IRX）比および紫外線スペクトル勾配を星爆発モデルと比較する。
• 理論的星族合成モデルを適用して、支配的紫外線放射星族の有効年齢を推定。
• フィルター応答関数を考慮した理論モデルの畳み込みを用いて、星爆発IRX–β関係からのずれを定量化し、星族年齢を推定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低光度・低金属量銀河において、中赤外線（8 μm）および遠赤外線（70–160 μm）放射は全赤外線光度とどのように相関するか？
• RQ2 なぜ低金属量・低光度銀河では、より大きな質量を持つ系と比較して8 μm/全赤外線フラックス比の分散が大きくなるのか？
• RQ3 LVL銀河の赤外線/紫外線（IRX）比および紫外線スペクトル勾配は、星爆発銀河と比較してどう異なるか？
• RQ4 星族の年齢とダスト再放射が、LVLサンプルにおける星爆発IRX–β関係からの観測されたずれをどの程度説明できるか？
• RQ5 LVL銀河におけるUV、IR、Hα放射の空間的分布はどのようなものか？また、これは星形成歴の半径方向変化をどのように示唆するか？

主な発見

• 遠赤外線（70および160 μm）フラックスは全赤外線放射と強く相関しており、フラックス比の分散はわずか0.1 dexにとどまる。これは、全ダスト再放射を安定して遠赤外線が追跡できることを示している。
• 低金属量・低光度銀河では8 μm PAH放射が顕著に不足しており、その結果、8 μm/全赤外線フラックス比に大きな分散が生じている。
• LVLサンプルは星爆発銀河と比較して、より赤い紫外線スペクトル勾配および低い赤外線/紫外線（IRX）比を示しており、低質量系ではダスト再放射が少ないことが示唆されている。
• 100 Myr平均化されたUV放射の空間的拡が、10 Myr平均化されたIRおよびHα放射よりも広がっていることが多く、外側ディスク領域の古い星族が関与している可能性がある。
• 星爆発IRX–β関係からのずれは、支配的紫外線放射星族の推定年齢と相関しており、年齢の大きい系ではより大きなずれを示している。
• 理論的モデリングにより、UV/近赤外線フラックス比から推定される支配的星族の年齢は数百万年から数十億年まで変動し、長期間にわたる星形成は星爆発関係からのずれが大きくなることと関連している。