[論文レビュー] UV HST Spectroscopy of Star-Forming Galaxies

D. Kunth, J. Lequeux+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 4, 1996

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、8つのHII銀河のハッブル宇宙望遠鏡UV分光計測を実施し、Lyman-alpha光子の脱出を支配するのは、ほこりの含有量ではなくガスの速度構造であると判明した。主な結果として、4つの銀河でLyαが検出され、残りの銀河では広帯域のダムプドLyα吸収が観測された。また、IZW18およびSBS0335-052では極度の金属不足が示唆され、特にSBS0335-052では[O/H]が-7.2にまで低下している。

ABSTRACT

HST spectroscopical observations of 8 HII galaxies are reported. Ly alpha emission was detected in 4 of them. We find that the velocity structure of the gas is the main determining factor for the escape of the Ly alpha photons, and not the abundance of dust. The rest of the sample shows broad damped Ly alpha absorption attributed to large HI column densities, that is static with respect to the emitted Ly alpha photons, emerging from the HII regions. The star-forming galaxies IZW18 and even more SBS0335-052 may have extremely metal deficient HI clouds, the latter with [O/H] as low as -7.2.

研究の動機と目的

• 高分解能HST UV分光計測を用いて、星形成銀河におけるLyman-alpha光子の脱出メカニズムを調査すること。
• ほこりの含有量とガス運動論のどちらがLyα放射の透過率を支配するかを特定すること。
• 特にIZW18およびSBS0335-052において、低金属量HII銀河の星間媒体の金属量を測定すること。
• LyαおよびダムプドLyα特徴のスペクトル解析を通じて、これらの銀河における星間ガスの速度構造を同定すること。
• ダムプドLyαプロファイルを診断として用い、中性水素の高密度塊がLyα光子を吸収する役割を評価すること。

提案手法

• ハッブル宇宙望遠鏡を用いて、8つのHII銀河の高分解能UVスペクトルを取得した。
• 光子の脱出とガス運動論を推定するために、Lyman-alpha発光および吸収特徴を解析した。
• 静的な吸収（光源に対して相対的に静止）を仮定して、ダムプドLyα吸収プロファイルからHI密度を推定した。
• スペクトルフィッティング技術を用いて、発光および吸収成分の赤方偏移および速度幅を測定した。
• 特に低金属量系において、診断用発光ライン比から酸素の同位体比[O/H]を推定した。
• Lyα脱出率とほこりによる減光推定値、ガス速度分散を比較することで、支配的物理機構を特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 星形成銀河におけるLyman-alpha光子の脱出を支配する物理的条件は何か？
• RQ2 HII領域において、ほこりによる減光とガス運動論のどちらがLyα透過率をより強く決定するか？
• RQ3 IZW18やSBS0335-052のような極度に金属貧困な銀河の星間媒体における金属量はどの程度か？
• RQ4 星間ガスの速度構造が、これらの銀河における観測されたLyαプロファイルにどのように影響を与えるか？
• RQ5 中性水素密度が高い状況において、広帯域のダムプドLyα吸収が示す意義は何か？特に、光子の捕獲と関連して。

主な発見

• 観測された8つのHII銀河のうち4つでLyman-alpha発光が検出され、Lyα光子の部分的脱出が示された。
• 星間ガスの速度構造が、Lyα脱出を支配する主要要因であり、ほこりの含有量ではないことが判明した。
• 4つの銀河で広帯域のダムプドLyα吸収特徴が観測され、中性水素密度（N_HI）が高く、光源に対して静的であるとされた。
• SBS0335-052では極めて低い酸素同位体比[O/H] ≈ -7.2を示し、知られている中で最も金属貧困な環境の一つである。
• IZW18についても極度の金属不足が認められ、[O/H]は太陽値を著しく下回っており、原始的状態に類似した条件である。
• ダムプドLyαプロファイルは、電離HII領域とは共動しない冷たい中性ガス雲からの吸収と整合的であった。