[논문 리뷰] Aperture corrections for disk galaxy properties derived from the CALIFA survey. Balmer emission lines in spiral galaxies

J. Iglésias-Páramo, J. M. Vı́lchez외 38명|DIGITAL.CSIC (Spanish National Research Council (CSIC))|2013. 04. 05.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 28인용 수 31

한 줄 요약

이 연구는 CALIFA 설문조사의 공간적으로 분해된 분광학 데이터를 이용해 104개의 나선파란성 은하에서 Balmer 발광선에 대한 개구수정을 유도한다. Hα 복사율과 f(Hα)/f(Hβ) 비율은 0.3에서 2.5 R₅₀ 사이의 개구에서 낮은 산란도를 보이며 신뢰할 수 있는 수정이 가능하지만, Hα 등가폭은 높은 산란도를 보이며 안정적인 개구수정이 불가능하며, 이는 작은 개구를 사용할 경우 성간 은하를 휴면 상태로 잘못 분류할 위험이 있음을 시사한다.

ABSTRACT

This work investigates the effect of the aperture size on derived galaxy properties for which we have spatially-resolved optical spectra. We focus on some indicators of star formation activity and dust attenuation for spiral galaxies that have been widely used in previous work on galaxy evolution. We have used 104 spiral galaxies from the CALIFA survey for which 2D spectroscopy with complete spatial coverage is available. From the 3D cubes we have derived growth curves of the most conspicuous Balmer emission lines (Halpha, Hbeta) for circular apertures of different radii centered at the galaxy's nucleus after removing the underlying stellar continuum. We find that the Halpha flux (f(Halpha)) growth curve follows a well defined sequence with aperture radius showing low dispersion around the median value. From this analysis, we derive aperture corrections for galaxies in different magnitude and redshift intervals. Once stellar absorption is properly accounted for, the f(Halpha)/f(Hbeta) ratio growth curve shows a smooth decline, pointing towards the absence of differential dust attenuation as a function of radius. Aperture corrections as a function of the radius are provided in the interval [0.3,2.5]R_50. Finally, the Halpha equivalent width (EW(Halpha)) growth curve increases with the size of the aperture and shows a very large dispersion for small apertures. This large dispersion prevents the use of reliable aperture corrections for this quantity. In addition, this result suggests that separating star-forming and quiescent galaxies based on observed EW(Halpha) through small apertures is likely to result in low EW(Halpha) star-forming galaxies begin classified as quiescent.

연구 동기 및 목표

• 제한된 하늘 영역을 포함한 분광학 설문조사에서 유도된 은하 성질에 대한 개구 효과를 정량화하기 위해.
• Hα 복사율, f(Hα)/f(Hβ) 비율, Hα 등가폭과 같은 주요 성간 형성 지표에 대한 개구수정의 신뢰성을 평가하기 위해.
• 작은 개구가 EW(Hα) 기반으로 성간 형성 은하를 휴면 상태로 체계적으로 잘못 분류하는가를 판단하기 위해.
• 기존 및 향후 은하 설문조사에서 사용할 수 있는 경험적 개구수정 관계를 제공하기 위해.

제안 방법

• 104개의 나선파란성 은하에 대해 CALIFA 설문조사에서 3차원 분광학 큐브를 확보하였으며, 공간적으로 완전한 커버리지가 있다.
• 은하 핵심을 중심으로 다양한 반경을 가진 원형 개구를 사용하여 Hα 및 Hβ 발광선의 성장곡선을 추출하였다.
• 선량 복사율과 등가폭을 측정하기 전에 기저 스펙트럼의 항성 연속체를 제거하였다.
• 전체 공간 커버리지에서 유도된 총 복사율과 개구 내 복사율을 비교하여 개구수정을 계산하였다.
• 수정의 신뢰성을 평가하기 위해 중앙값 성장곡선의 산란도를 분석하였다.
• f(Hα)/f(Hβ)의 반경 프로파일을 사용하여-dust 감쇠 경향과 그 반경 의존성을 추론하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 나선파란성 은하에서 Hα 및 Hβ 발광선의 측정 복사율은 어떤 식으로 개구 크기에 영향을 받는가?
• RQ2 f(Hα)/f(Hβ) 비율이 개구 반경에 따라 어떻게 변하는가? 이는 반경 방향의 먼지 감쇠 기울기를 나타내는가?
• RQ3 Hα 등가폭에 대한 신뢰할 수 있는 개구수정을 유도할 수 있는가? 반경 방향의 변동성에 기반하여.
• RQ4 작은 개구가 EW(Hα) 기반으로 성간 형성 은하와 휴면 은하를 분류하는 데 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 기울기(면면형 대비 가장자리형)는 작은 개구에서 EW(Hα)의 관측 산란도에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• Hα 복사율 성장곡선은 0.3에서 2.5 R₅₀ 사이의 개구에서 중앙값 주변에 낮은 산란도를 보이며, 잘 정의되고 재현 가능한 행동을 나타낸다.
• f(Hα)/f(Hβ) 비율은 개구 반경이 증가함에 따라 매끄럽게 감소하며, 먼지 감쇠의 반경 방향 변화가 미미함을 시사한다.
• f(Hα) 및 f(Hα)/f(Hβ)의 중앙값 개구수정은 0.3–2.5 R₅₀ 범위에서 신뢰할 수 있고 적용 가능하다.
• Hα 등가폭 성장곡선은 작은 개구(반경 r/R₅₀ ≤ 1.3)에서 높은 산란도(σ > 0.3)를 보이며, 이는 안정적인 개구수정이 불가능함을 의미한다.
• 면면형 나선파란성 은하에서 총 EW(Hα) = 6 Å일 경우, R₅₀ 이하의 개구에서 관측된 EW(Hα) ≤ 3 Å일 가능성이 50%이며, 이는 휴면 상태로 잘못 분류될 위험이 있다.
• EW(Hα)의 큰 반경 방향 산란도는 작은 개구 측정이 특히 면면형 시스템에서 성간 형성 은하를 분류하는 데에 신뢰할 수 없다는 것을 암시한다.