[논문 리뷰] A Spitzer view of star formation in early-type galaxies

L. M. Young, G. J. Bendo외 1명|ArXiv.org|2008. 03. 31.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 기체가 풍부한 초기형은하에서 중간 적외선 발광이 활발한 성간 형성에 의해 주로 유도됨을 Spitzer MIPS 24 μm, CO 및 전파 연속분포 영상 분석을 통해 보여준다. 형태학적 및 광도비 분석을 통해 성간 형성 효율이 일반 나설판성과 유사함을 확인하였으며, 이는 이러한 은하에서 저수준의 성간 형성에 대한 자외선 및 가시광선 증거를 뒷받침한다.

ABSTRACT

Many early-type galaxies are detected at 24 to 160 micron but the emission is usually dominated by an AGN or heating from the evolved stellar population. Here we present MIPS observations of a sample of elliptical and lenticular galaxies which are rich in cold molecular gas, and we investigate how much of the MIR to FIR emission could be due to star formation activity. The 24 micron images show a rich variety of structures, including nuclear point sources, rings, disks, and smooth extended emission, and comparisons to matched-resolution CO and radio continuum images suggest that the bulk of the 24 micron emission can be traced to star formation. The star formation efficiencies are comparable to those found in normal spirals. Some future directions for progress are also mentioned.

연구 동기 및 목표

• 기본 분자의 기체 함량이 높은 초기형은하에서 중간 적외선(24 μm) 발광의 기원을 규명하는 것.
• 이러한 은하에서 성간 형성 활동이 AGN나 노령 별보다 24 μm 및 FIR 발광을 지배하는지 테스트하는 것.
• 초기형은하에서의 성간 형성 효율이 일반 나선판성에서의 효율과 일치하는지 평가하는 것.
• 기본 기체, 24 μm, 그리고 전파 연속분포 발광 간의 형태학적 및 광도비 상관관계를 분석하여 성간 형성의 지표로 활용 가능한지 평가하는 것.
• 초기형은하에서 저수준의 성간 형성에 대한 자외선 및 가시광선 증거를 관측적으로 검증하는 것.

제안 방법

• 일치 해상도의 Spitzer MIPS 24 μm 영상을 확보하여 CO가 풍부한 초기형은하의 기체 및 전파 연속분포와 비교하였다.
• CO 선 방출 맵(Young 2002, 2005; Young et al. 2008)을 사용하여 냉각된 기본 기체의 구조 및 표면 밀도를 추적하였다.
• 24 μm 형태학적 구조를 1.4 GHz 전파 연속분포 맵(VLA FIRST 및 Lucero & Young 2007)와 비교하여 공간적 상관관계를 확인하였다.
• FIR 대 전파 광도비(q 매개변수)를 분석하여 발광에 대한 성간 형성과 AGN의 기여를 구분하였다.
• 24 μm 복사능 대 전체 복사능 비율(L24μm/LB)을 계산하여 별주변 먼지 초과 발광 여부를 평가하였다.
• 24 μm 발광의 형태학적 피팅(예: r1/4 모델)을 분석하고, 이를 항성 및 기체 분포와 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 CO가 풍부한 초기형은하에서 24 μm 발광이 AGN나 노령 별이 아닌 성간 형성에 의해 얼마나 주로 유도되는가?
• RQ2 이 은하들에서 24 μm, CO, 그리고 전파 연속분포 발광의 형태학적 구조는 어떻게 비교되는가?
• RQ3 이러한 초기형은하에서의 성간 형성 효율은 일반 나선판성과 유사한가?
• RQ4 중력 불안정성(예: Toomre 유형)이 초기형은하의 기체 디스크에서 성간 형성을 유도하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 기체 대 먼지 비율과 기체 및 항성 간의 운동학적 정렬은 기초 기체 기원에 대해 무엇을 드러내는가?

주요 결과

• CO가 풍부한 초기형은하에서 24 μm 발광은 항성 빛이나 점원형 핵이 아닌 기초 기체 분포와 강한 형태학적 상관관계를 보이며, 이는 성간 형성과의 연관성을 시사한다.
• большин의 CO가 풍부한 은하에서 FIR 대 전파 광도비(q)는 성간 형성과 일치하며, 성간 형성 나선판성의 일반적인 값 2.34에 가깝고 평균값으로부터 2.7σ 이내이다.
• CO가 풍부한 은하들은 CO가 풍부하지 않은 초기형은하보다 10배 높은 24 μm 복사능 대 광학 복사능 비율(L24μm/LB)을 보이며, 이는 별주변 먼지 초과 발광을 나타낸다.
• 이러한 초기형은하에서의 성간 형성 효율은 일관된 L24μm/LB 및 q 매개변수 추세를 통해 일반 나선판성과 유사하다고 추론된다.
• NGC 2320에서는 24 μm 발광이 확장되어 있지만 기체나 항성과 잘 상관관계가 없으며, 전파 발광은 AGN 활동을 시사하므로 성간 형성이 주요 원인은 아니다.
• 자료는 약 15–30%의 근접한 초기형은하에서 지속적인 성간 형성에 대한 자외선 및 가시광선 증거를 지지하며, 이는 기초 기체가 핵심 연료임을 시사한다.