[논문 리뷰] Identification of variability in recent star formation histories of local galaxies based on H$\alpha$/UV ratio

Rhythm Shimakawa, Yusei Koyama외 4명|arXiv (Cornell University)|2017. 05. 02.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 z = 0.02–0.1 범위의 국소 은하 1,050개에서 AKARI-GALEX-SDSS 암흑기록에서의 H$\alpha$/UV 복사율 비율을 사용하여 최근의 별 형성 역사(SFHs)를 탐구한다. 연구 결과, 별 형성 주요 시퀀스에서의 이탈이 H$\alpha$/UV 비율과 관련이 있음을 발견하여, 100 Myr 이내의 시간스케일에서 SFH의 변동성이 주요 시퀀스의 산란에 기여하고 있음을 밝혀냈다. 다만 선택 편향이 일부 고비율 원천을 가리킬 수 있음을 경고한다.

ABSTRACT

Because the timescale of H$\alpha$ emission (several tens of Myr) following star formation is significantly shorter than that of UV radiation (a few hundred Myr), the H$\alpha$/UV flux ratio provides insight on the star formation histories (SFHs) of galaxies on timescales shorter than $\sim100$ Myr. We present H$\alpha$/UV ratios for galaxies at $z=$ 0.02--0.1 on the familiar star-forming main sequence based on the AKARI-GALEX-SDSS archive dataset. The data provide us with robust measurements of dust-corrected SFRs in both H$\alpha$ and UV for 1,050 galaxies. The results show a correlation between the H$\alpha$/UV ratio and the deviation from the main sequence in the sense that galaxies above/below the main sequence tend to have higher/lower H$\alpha$/UV ratios. This trend increases the dispersion of the main sequence by 0.04 dex (a small fraction of the total scatter of 0.36 dex), suggesting that diversity of recent SFHs of galaxies has a direct impact on the observed main sequence scatter. We caution that the results suffer from incompleteness and a selection bias which may lead us to miss many sources with high H$\alpha$/UV ratios, this could further increase the scatter from SFHs in the star-forming main sequence.

연구 동기 및 목표

• 최근의 별 형성 역사(SFHs)가 별 형성 주요 시퀀스의 산란을 어떻게 형성하는지 조사하기 위해.
• 100 Myr 이내의 시간스케일에서 SFH의 변동성이 H$\alpha$/UV 복사율 비율을 진단 도구로 사용할 때 어떤 영향을 미치는지 평가하기 위해.
• 관측 편향, 예를 들어 완전성 부족과 선택 효과 등의 영향이 관측된 H$\alpha$/UV 비율 분포에 어떤 영향을 미치는지 평가하기 위해.

제안 방법

• AKARI-GALEX-SDSS 다중 파장 기록에서 먼지 보정된 H$\alpha$ 및 UV 별 형성률(SFRs)을 사용한다.
• H$\alpha$/UV 복사율 비율을 최근 SFH의 지표로 활용하며, H$\alpha$의 경우 수십 Myr, UV의 경우 수백 Myr의 시간스케일 차이를 고려한다.
• 별 형성 주요 시퀀스에 위치한 z = 0.02–0.1 범위의 1,050개 은하의 샘플을 적용한다.
• 최근 SFH 변동성의 영향을 정량화하기 위해 H$\alpha$/UV 비율을 주요 시퀀스에서의 이탈과 비교한다.
• 선택 편향과 완전성 부족이 관측된 H$\alpha$/UV 비율 분포에 미치는 영향을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다른 최근 별 형성 역사를 가진 은하들 사이에서 H$\alpha$/UV 복사율 비율은 어떻게 변하는가?
• RQ2 100 Myr 이내의 시간스케일에서 SFH의 변동성이 별 형성 주요 시퀀스의 산란에 얼마나 기여하는가?
• RQ3 관측의 완전성 부족과 선택 편향은 H$\alpha$/UV 비율 측정 및 그 해석에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 주요 시퀀스를 초과하는 은하는 더 높은 H$\alpha$/UV 비율을 보이며, 이는 최근에 더 강한 또는 증가한 별 형성 활동을 의미한다.
• 주요 시퀀스 이하에 위치한 은하는 낮은 H$\alpha$/UV 비율을 보이며, 이는 최근 별 형성이 침체되거나 감소한 상태임을 시사한다.
• H$\alpha$/UV 비율은 주요 시퀀스에서의 이탈과 상관관계가 있으며, 총 산란 0.36 dex 중 0.04 dex를 기여한다.
• 이 기여는 100 Myr 이내의 SFH 변동성이 실제로 관측된 주요 시퀀스 산란에 직접적인 영향을 미친다는 것을 시사한다.
• 이 연구는 선택 편향과 완전성 부족이 고 H$\alpha$/UV 비율 원천의 탐지에 억제 작용을 할 수 있으며, 이는 SFH 다양성의 진정한 기여도가 산란에 더 클 수 있음을 경고한다.