[論文レビュー] Towards DIB mapping in galaxies beyond 100 Mpc. A radial profile of the $λ$5780.5 diffuse interstellar band in AM 1353-272 B

A. Monreal‐Ibero, Peter M. Weilbacher+6 more|GoeScholar The Publication Server of the Georg-August-Universität Göttingen (Georg-August-Universität Göttingen)|Feb 23, 2015

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 32被引用数 10

ひとこと要約

本研究では、ローカル団銀族を超える銀河、AM 1353-272 Bにおいて、最初の空間分解能を持つ拡散状銀河帯（DIB）λ5780.5のマッピングをMUSEインテグラルフィールド分光法を用いて実施した。13.5 kpc²にわたる568個の空間的分解スペクトルを合成することで、DIBの等価幅が消光と相関する半径方向の減少を示し、外部のスパイラル銀河においてもDIB-消光関係が成立することを初めて確認した。

ABSTRACT

Diffuse Interstellar Bands (DIBs) are non-stellar weak absorption features of unknown origin found in the spectra of stars viewed through one or several clouds of Interstellar Medium (ISM). Research of DIBs outside the Milky Way is currently very limited. Specifically spatially resolved investigations of DIBs outside of the Local Group is, to our knowledge, inexistent. Here, we explore the capability of the high sensitivity Integral Field Spectrograph, MUSE, as a tool to map diffuse interstellar bands at distances larger than 100 Mpc. We use MUSE commissioning data for AM 1353-272 B, the member with highest extinction of the "The Dentist's Chair", an interacting system of two spiral galaxies. High signal-to-noise spectra were created by co-adding the signal of many spatial elements distributed in a geometry of concentric elliptical half-rings. We derived decreasing radial profiles for the equivalent width of the $λ$5780.5 DIB both in the receding and approaching side of the companion galaxy up to distances of $\sim$4.6 kpc from the center of the galaxy. Likewise, interstellar extinction, as derived from the Halpha/Hbeta line ratio displays a similar trend, with decreasing values towards the external parts. This translates into an intrinsic correlation between the strength of the DIB and the extinction within AM 1353-272 B consistent with the current existing global trend between these quantities when using measurements for both Galactic and extragalactic sight lines. Mapping of DIB strength in the Local Universe as up to now only done for the Milky Way seems feasible. This offers a new approach to study the relationship between DIBs and other characteristics and species of the ISM in different conditions as those found in our Galaxy to the use of galaxies in the Local Group and/or single sightlines towards supernovae, quasars and galaxies outside the Local Group.

研究の動機と目的

• 100 Mpcを超える銀河において、高感度インテグラルフィールド分光法を用いて空間分解DIBマッピングの可能性を示すこと。
• 159 Mpcの距離に位置する低光度・高消光のスパイラル銀河AM 1353-272 Bにおけるλ5780.5 DIBの空間的分布を調査すること。
• 太陽系銀河とは異なる環境条件を有する外部銀河において、DIB強度と消光の既知の相関関係が成立するかを検証すること。
• MUSEや類似機器が今後のローカルユニバースにおける大規模DIBマッピングに果たす可能性を検討すること。
• 単一の視線方向測定を超えたDIB-ISM関係を研究するための新しい手法的フレームワークを提供すること。

提案手法

• 1×1アングル秒の視野とR≈2800のスペクトル分解能を有するMUSEインテグラルフィールド分光法を、コンmissioningランの間にAM 1353-272 Bで取得した。
• 銀河全体にわたる同心楕円的半円環状に配置された568個の空間的要素からの信号を合成し、高SN比スペクトルを生成した。
• 銀河の6つの異なる領域において、中心からの距離が最大約4.6 kpcに達する範囲で、λ5780.5 DIBの等価幅（EW）を測定した。
• Hα/Hβ線幅比を用いて消光を計算し、銀河全体にわたるE(B-V)値を導出した。
• DIB EWと消光の半径方向プロファイルを比較し、外部銀河における両者の相関関係を評価した。
• 既存の銀河系および銀河外の視線方向データと照合し、グローバルトレンドとの整合性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MUSEインテグラルフィールド分光法を用いて、ローカル団銀族を超える銀河でλ5780.5 DIBを空間的に分解しマッピングできるか？
• RQ2 AM 1353-272 BにおけるDIB強度は、アプローチ側およびレシーディング側の銀河ディスク全体で消光と相関するか、太陽系銀河と同様の傾向を示すか？
• RQ3 AM 1353-272 BにおけるDIB-消光関係は、ローカル団銀族や大・小マゼラン雲に観測された他の銀河と比較して、どのように異なるか？
• RQ4 金属量、放射場、星形成活動といった環境要因が、外部銀河におけるDIB-消光相関関係にどの程度影響を及ぼすか？
• RQ5 MUSEのような高感度機器を用いることで、ローカルユニバースにおける2次元DIBマッピングが可能となり、DIBキャリアの研究に新たな道を開くか？

主な発見

• AM 1353-272 Bの中心部から外側へ向かって、λ5780.5 DIBの等価幅が半径方向に減少し、両側のアプローチ・レシーディング側で中心から約4.6 kpcまで低下する傾向を示した。
• Hα/Hβ線幅比から導かれた消光は、同様に半径方向に減少しており、銀河の外縁部にかけてほこりの量が少ないことを示している。
• AM 1353-272 B全体にわたり、DIB等価幅と消光（E(B-V)）の間には強い相関関係が観測され、測定誤差の範囲内で一定の比が保たれていた。
• AM 1353-272 BにおけるDIB-消光関係は、ミルキーウェイおよびM31で観測されたグローバルトレンドと一致しており、特にスパイラル銀河の分解能測定と整合的である。
• AM 1353-272 Bのデータは、DIB-消光関係を、他のディスク型銀河で観測されたトレンドに従って、より高い等価幅およびE(B-V)値へと拡張しており、整合的である。
• 本研究は、MUSEのような現在の高感度インテグラルフィールド分光器を用いて、ローカル団銀族を超える銀河における2次元DIBマッピングが実現可能であることを確認した。