[論文レビュー] The Star Formation Histories of galaxies: A tour through the STARLIGHT-SDSS database

R. Cid Fernandes, W. Schoenell+7 more|arXiv (Cornell University)|Feb 6, 2008

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 14

ひとこと要約

本稿では、SDSS DR5の573,141個の銀河に対してSTARLIGHTスペクトル合成コードを適用し、銀河の星形成歴（SFH）の体系的分析を実施した。その結果、発光線診断図（例：BPT図）におけるSFHの体系的傾向が明らかになった。SFHは、星形成銀河から活動銀河核（AGN）のシーケンスへと系統的に変化しており、星形成翼の上部には若く活発に星形成している銀河が、LINERでは年老いた静的銀河が存在し、これは特定星形成率の低下とAGN活動の増加に伴う星の年齢増加と関連している。

ABSTRACT

Retrieving the Star Formation History (SFH) of a galaxy out of its integrated spectrum is the central goal of stellar population synthesis. Recent advances in evolutionary synthesis models have given new breath to this old field of research. Modern spectral synthesis techniques incorporating these advances now allow the fitting of galaxy spectra on an angstrom-by-angstrom basis. These detailed fits are useful for a number of studies, like emission line, stellar kinematics, and specially galaxy evolution. Applications of this semi-empirical approach to mega data sets are teaching us a lot about the lives of galaxies. The STARLIGHT spectral synthesis code is one of the tools which allows one to harness this favorable combination of plentifulness of data and models. To illustrate this, we show how SFHs vary across classical emission line diagnostic diagrams. Systematic trends are present along both the star-forming and active-galaxy sequences. We also briefly describe experiments with new versions of evolutionary synthesis models. Last but not least, we announce the public availability of both STARLIGHT and a database of detailed spectral fits and related products for over half a million galaxies from the SDSS. This facility allows more physically inspired explorations of the parameter space than is possible in terms of raw observed properties, offering new ways to navigate through the realm of galaxies.

研究の動機と目的

• 統合銀河スペクトルの詳細なスペクトルフィッティングを用いて、銀河の星形成歴（SFH）を調査すること。
• 古典的発光線診断図（例：BPT図）上でSFHがどのように変化するかをマップし、進化シーケンスを明らかにすること。
• STARLIGHTスペクトル合成コードが大規模スペクトルデータから物理的性質を抽出する有効性を示すこと。
• 50万を超える銀河のスペクトルフィットと派生物理的性質の包括的データベースを一般公開すること。
• AGNにおける最近の星形成とブラックホール降着の関連を、フィードバック機構の文脈で探ること。

提案手法

• 進化合成モデルを用いて、銀河スペクトルを波長ごとにÅ単位でSTARLIGHTスペクトル合成コードでフィッティングすること。
• 全スペクトルフィッティングアプローチを用いて、時間分解された星形成歴（SFH）、星の金属量、減光補正を導出すること。
• SDSS Data Release 5（DR5）の573,141個の銀河にこの手法を適用し、DR6で更新された進化モデルを用いた追加フィッティングも実施すること。
• パラメータ空間を空間的ビンに分割し、SFHの中央値および百分位数統計を計算することで、SFHを発光線診断図（例：BPT図）上にマップすること。
• スペクトルフィッティングから、特定星形成率（SSFR）、星質量（$M_\star$）、ブラックホール質量（$M_\bullet$）などの代理指標を導出し、AGN活動ととの相関を調査すること。
• Eddington比の代理指標として$L_{[O\text{III}]}/M_\bullet$比を用い、ブラックホール降着と最近の星形成との関連を調査すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 古典的BPT図上で、星形成翼およびAGN翼に沿って星形成歴（SFH）はどのように変化するか、特に星形成銀河からSeyfertおよびLINERに移行する際の傾向は何か。
• RQ2 星形成銀河からSeyfertおよびLINERに移行するに従い、星族の年齢および特定星形成率（SSFR）にどのような体系的傾向が見られるか。
• RQ3 開口部効果および銀河質量が、AGN支配領域における観測されたSFHにどの程度影響を及えるか。
• RQ4 AGNにおいて、最近の星形成（過去100 MyrのSSFR）と特定ブラックホール降着率（$\dot{M}_\bullet / M_\bullet$）との間に相関があるか。
• RQ5 物理的性質（$A_V$、$Z_{\text{neb}}$、$\overline{Z}_\star$、$\alpha$/Fe）は診断図上でどのように変化し、SFHとどのように関連しているか。

主な発見

• BPT図の星形成翼に位置する銀河は、過去の星形成と現在の星形成の比が体系的に減少しており、最も金属量が低い（左上）銀河は最も若く、現在のSSFRが最大である。
• AGN翼に沿っては、SFHが年老いた星族に支配的になる傾向にあり、開口部効果を補正しても、LINERはSeyfert 2よりも顕著に年齢の高い中央値星族を示している。
• 過去100 Myrの特定星形成率（SSFR）は、$L_{[O\text{III}]}/M_\bullet$比と強く相関しており、これはブラックホールが最近の星形成率が高い銀河でより効率的に成長していることを示している。
• 固定された$L_{[O\text{III}]}/M_\bullet$（Eddington比の代理指標）において、SFHは銀河の星質量にほぼ依存せず、$M_\star$支配領域ではAGN活動と星形成の関連が質量とは分離していることが示唆される。
• BPT図全体を通じて、$A_V$、ライン輝度、$M_\star$、$\overline{Z}_\star$、$\alpha$/Feに体系的傾向が観測され、星形成領域からLINER領域に移行するに従い、金属量および$\alpha$/Feが増加し、$A_V$およびライン輝度が低下している。
• STARLIGHT-SDSSデータベースにより、物理的根拠に基づいた銀河パラメータ空間の探索が可能となり、発光線診断が単にイオン化状態を反映するのではなく、SFHに結びついた進化的シーケンスを反映していることが明らかになった。