[논문 리뷰] Imprints of galaxy evolution on H ii regions Memory of the past uncovered by the CALIFA survey

S. F. Sánchez, E. Pérez외 28명|LA Referencia (Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas)|2014. 09. 29.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 116인용 수 53

한 줄 요약

이 연구는 CALIFA 설문조사의 가장 큰 H II 영역 카탈로그(5,000개 이상의 영역 포함)를 사용하여, H II 영역의 이온화 조건이 단지 광이온화 모델에 의해 결정되는 것이 아니라 오히려 은하 진화의 흔적을 간직하고 있음을 보여준다. 주요 발견은 H II 영역이 BPT 다이어그램에서의 위치가 주변 은하의 형상, 은하 중심에서의 거리, 그리고 기저 성간 별 집단의 특성(나이와 금속성)과 강하게 상관되어 있으며, 짧은 수명에도 불구하고 국소적 항성 형성과 화학적 풍화 역사를 '기억'하고 있음을 시사한다.

ABSTRACT

H ii regions in galaxies are the sites of star formation and thus particular places to understand the build-up of stellar mass in the universe. The line ratios of this ionized gas are frequently used to characterize the ionization conditions. We use the Hii regions catalogue from the CALIFA survey (~5000 H ii regions), to explore their distribution across the classical [OIII]/Hbeta vs. [NII]/Halpha diagnostic diagram, and how it depends on the oxygen abundance, ionization parameter, electron density, and dust attenuation. We compared the line ratios with predictions from photoionization models. Finally, we explore the dependences on the properties of the host galaxies, the location within those galaxies and the properties of the underlying stellar population. We found that the location within the BPT diagrams is not totally predicted by photoionization models. Indeed, it depends on the properties of the host galaxies, their galactocentric distances and the properties of the underlying stellar population. These results indicate that although H ii regions are short lived events, they are affected by the total underlying stellar population. One may say that H ii regions keep a memory of the stellar evolution and chemical enrichment that have left an imprint on the both the ionizing stellar population and the ionized gas

연구 동기 및 목표

• H II 영역의 이온화 조건과 기저 성간 별 집단의 특성 간의 물리적 연결 고리를 규명하는 것.
• 관측된 H II 영역의 분포가 표준 광이온화 모델 예측과 다름을 설명하는 것.
• BPT 다이어그램 전반에서 이온화 파rameter, 산소 농도, 전자 밀도,-dust 투과율의 경험적 추세의 기원을 탐구하는 것.
• 이러한 추세가 은하의 통합 항성 형성 및 화학적 진화 역사를 반영하는지 평가하는 것.
• 광이온화 모델에 의존하지 않는 물리적 설명을 제안하여 관측된 이온화 파rameter와 산소 농도 간의 상관관계를 설명하는 것.

제안 방법

• 5,000개 이상의 영역을 포함한 이종성으로 가장 큰 스펙트로스코픽 카탈로그인 CALIFA H II 영역 카탈로그를 활용.
• BPT 다이어그램(산소 3번선/수소 β 대비 산소 2번선/수소 α 비율)을 사용하여 H II 영역의 분포를 광이온화 모델 예측과 비교.
• 이온화 파ram터, 산소 농도, 전자 밀도, 먼지 투과율과 주변 은하 특성(형상, 은하 중심에서의 거리) 간의 상관관계 분석.
• 관측된 추세가 광이온화 모델과 일치하는지 평가하고, 추가적 설명이 필요한 괴리점을 식별.
• 이온화 파ram터와 금속성 간의 물리적 메커니즘을 제안하여 금속선 블랭킷팅과 이온화 별의 투과도를 연결.
• 성간 별 집단 합성 모델을 사용하여 H II 영역 특성과 기저 성간 별 집단의 나이 및 금속성 간의 연결 고리 설정.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 CALIFA 설문조사의 H II 영역이 광이온화 모델이 예측하는 매개변수 공간을 균일하게 점유하지 않는 이유는 무엇인가요?
• RQ2 관측된 H II 영역에서 이온화 파ram터와 산소 농도 간의 상관관계를 설명하는 물리적 메커니즘은 무엇인가요?
• RQ3 H II 영역의 이온화 조건이 기저 성간 별 집단의 특성에 얼마나 의존하는가요?
• RQ4 은하 형상과 은하 중심에서의 거리가 H II 영역이 BPT 다이어그램에서의 위치에 미치는 영향은 무엇인가요?
• RQ5 전자 밀도, 먼지 투과율, 이온화 파ram터의 관측된 추세가 단지 광이온화 과정으로만 설명될 수 있는가요?

주요 결과

• H II 영역이 광이온화 모델이 예측하는 매개변수 공간의 전반을 메우지 못함으로써, 추가적인 물리적 제약 조건이 존재함을 시사.
• 이온화 파ram터와 산소 농도 간의 상관관계는 광이온화 모델만으로는 설명되지 않으며, 별의 진화와 금속성과의 깊은 연관성을 시사.
• 전자 밀도 추세는 광이온화 모델과 일치하지만, 이온화 파ram터와 금속성 간의 추세는 그렇지 않음.
• H II 영역이 BPT 다이어그램에서의 위치는 주로 주변 은하의 형상, 은하 중심에서의 거리, 기저 성간 별 집단의 나이와 금속성에 의해 결정됨.
• 금속성의 추적자인 산소 농도와 기저 성간 별 집단의 특성 간의 강한 상관관계는 H II 영역이 화학적 진화의 흔적을 물려받고 있음을 시사.
• 짧은 수명에도 불구하고 H II 영역는 국소적 항성 형성과 금속 풍화 역사를 '기억'하고 있으며, 이는 이온화 조건을 통해 뚜렷이 드러남.