[논문 리뷰] Integrated Spectroscopy of the Herschel Reference Survey. The spectral line properties of a volume-limited, K-band selected sample of nearby galaxies

A. Boselli, T. M. Hughes외 3명|arXiv (Cornell University)|2012. 11. 22.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 114인용 수 39

한 줄 요약

이 연구는 허셜 기준 조사에서 유래한 238개의 늦은형 은하에 대한 장선 통합 분광학을 제시한다. 이는 K-band으로 선택된, 근접 은하의 부피 제한 샘플이다. R ≈ 1000에서 3600–6900 Å 범위의 발광선 강도와 등가 폭을 측정하여, 발마 감소율(C(Hβ))이 항성 질량, 표면 밀도, 중금속 농도, 성별 형성률과 함께 증가하는 것으로 밝혀졌으며, 기저 발마 흡수(E.W.Hβ_abs)는 이들 매개변수와 거의 독립적임을 확인하였다. 또한 군집 내 은하의 선 특성은 필드 은하와 체계적으로 다름을 보였다.

ABSTRACT

We present long-slit integrated spectroscopy of 238 late-type galaxies belonging to the Herschel Reference Survey, a volume limited sample representative of the nearby universe. This sample has a unique legacy value since ideally defined for any statistical study of the multifrequency properties of galaxies spanning a large range in morphological type and luminosity. The spectroscopic observations cover the spectral range 3600-6900 A at a resolution R ~ 1000 and are thus suitable for separating the underlying absorption from the emission of the Hbeta line as well as the two [NII] lines from the Halpha emission. We measure the fluxes and the equivalent widths of the strongest emission lines ([OII], Hbeta, [OIII], [NII], Halpha, and [SII]). The data are used to study the distribution of the equivalent width of all the emission lines, of the Balmer decrement C(Hbeta) and of the observed underlying Balmer absorption under Hbeta in this sample. Combining these new spectroscopic data with those available at other frequencies, we also study the dependence of C(Hbeta) and E.W.Hbeta_{abs} on morphological type, stellar mass and stellar surface density, star formation rate, birthrate parameter and metallicity in galaxies belonging to different environments (fields vs. Virgo). The distribution of the equivalent width of all the emission lines, of C(Hbeta) and E.W.Hbeta_{abs} are systematically different in cluster and field galaxies. The Balmer decrement increases with stellar mass, stellar surface density, metallicity and star formation rate of the observed galaxies, while it is unexpectedly almost independent from the column density of the atomic and molecular gas. The dependence of C(Hbeta) on stellar mass is steeper than that previously found in other works. The underlying Balmer absorption does not significantly change with any of these physical parameters.

연구 동기 및 목표

• 통계 분석을 위한 부피 제한적, K-band으로 선택된 근접 은하의 늦은형 은하 샘플의 분광학적 특성을 기술하기 위해.
• 균일하고 고해상도 데이터셋에서 핵심 발광선([O ii], Hβ, [O iii], [N ii], Hα, [S ii])의 강도와 등가 폭을 측정하기 위해.
• 발마 감소율(C(Hβ))과 기저 발마 흡수(E.W.Hβ_abs)가 항성 질량, 중금속 농도, 성별 형성률, 환경(필드 대비 비르고 군집) 등의 물리적 및 환경적 매개변수에 어떻게 의존하는지 조사하기 위해.
• 특히 가스, 항성, 먼지가 포함된 물질 순환을 다루는 은하 진화의 다주파수 연구를 위한 유산 데이터셋을 제공하기 위해.
• 다양한 빛의 강도와 형상의 은하 간 비교를 가능하게 하기 위해 등가 폭을 정규화한 방법을 사용하기 위해.

제안 방법

• 장선 통합 분광학은 오실레르 보르드 프로방스 관측소의 1.93m 망원경을 사용하여 3600–6900 Å 범위에서 R ≈ 1000로 촬영되었다.
• 스펙트럼 선은 [O ii] λ3727, Hβ, [O iii] λ4959 및 λ5007, [N ii] λ6548 및 λ6584, Hα, [S ii] λ6717 및 λ6731에 대해 측정되었다.
• 등가 폭과 강도 비율을 계산하였으며, 특히 Hβ 발광선과 기저 흡수를 명확히 분리하는 데 주의를 기울였다.
• 발마 감소율 C(Hβ)는 먼지 흡수 보정 후 Hα 대 Hβ 강도 비율로 유도되었다.
• 통계 분석을 통해 형상 유형, 항성 질량, 표면 밀도, 성별 형성률, 중금속 농도, 환경(필드 대비 비르고 군집) 간의 선 특성 간 비교를 수행하였다.
• 다양한 주파수의 기존 데이터(GALEX, SPIRE, 2MASS, SDSS 등)와 데이터를 융합하여 다주파수 상관관계 분석을 가능하게 하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 환경에 있는 근접 은하의 대표 샘플에서 핵심 발광선의 등가 폭은 어떻게 변하는가?
• RQ2 늦은형 은하에서 발마 감소율(C(Hβ))은 항성 질량, 표면 밀도, 중금속 농도, 성별 형성률에 어떻게 의존하는가?
• RQ3 기저 발마 흡수(E.W.Hβ_abs)는 질량 및 중금속 농도와 같은 물리적 매개변수에 어떻게 변하는가?
• RQ4 비르고 군집 내 은하(예: 비르고 군집)는 선 강도와 먼지 흡수 측면에서 필드 은하와 얼마나 다를까?
• RQ5 발마 감소율은 원자성 또는 분자성 가스의 표면 밀도와 상관관계가 있는가, 아니면 주로 항성 집단과 중금속 농도 특성에 의해 주도되는가?

주요 결과

• 발마 감소율 C(Hβ)는 항성 질량 증가와 함께 증가하며, 이는 이전 연구에서 보고된 것보다 더 급격한 의존성을 보였다.
• C(Hβ)는 항성 표면 밀도, 중금속 농도, 성별 형성률 증가와 함께 증가하여, 더 무거운, 중금속 농도가 높고 활발히 별이 형성되는 은하에서 더 강한 먼지 흡수를 겪는다는 것을 시사한다.
• 기저 발마 흡수(E.W.Hβ_abs)는 항성 질량, 중금속 농도, 성별 형성률과는 유의미한 변화가 없어, 이 물리적 매개변수에 거의 민감하지 않다는 것을 시사한다.
• 군집 내 은하는 필드 은하와 비교해 등가 폭과 C(Hβ)의 분포가 체계적으로 다름을 보여, 먼지 및 이온화 조건에 환경적 영향이 있음을 시사한다.
• 발마 감소율은 놀랍게도 원자성 또는 분자성 가스 표면 밀도와는 독립적이며, 먼지 흡수보다는 항성 집단과 중금속 농도에 더 강하게 연관되어 있음을 시사한다.
• 이 샘플의 분광학적 특성은 질량 선택 기반, 부피 제한 샘플로서, 다양한 형상 유형과 환경에서 은하 진화의 통계적 연구에 이상적임을 확인하였다.