[논문 리뷰] Massive star formation in Wolf-Rayet galaxies: I. Optical and NIR photometric results

Á. R. López-Sánchez, C. Esteban|arXiv (Cornell University)|2008. 11. 03.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 136인용 수 32

한 줄 요약

이 연구는 별 형성 역사를, 은하의 별 집단 연령 및 형태학적 특징을 분석하기 위해 20개의 월프-레이넷 은하에 대한 깊이 있는 광학 및 적외선 영역에서의 광도 관측을 제시한다. 흡착 및 이완 방출 보정된 밴드통합 색상과 Hα 등가폭을 사용하여, 15~20개의 천체가 명백한 상호작용 징후를 보이며, Hα 기반의 별 형성률이 다중 파장 추정치와 일치함을 발견하였다. 이는 Hα가 젊고 밀집된 별폭발에서 신뢰할 수 있는 추적자로 사용될 수 있음을 검증한다.

ABSTRACT

(Abridged) We have performed a comprehensive multiwavelength analysis of a sample of 20 starburst galaxies that show the presence of a substantial population of massive stars. The main aims are the study of the massive star formation and stellar populations in these galaxies, and the role that interactions with or between dwarf galaxies and/or low surface companion objects have in triggering the bursts. We completed new deep optical and \NIR\ broad-band images, as well as the new continuum-subtracted H$α$ maps, of our sample of Wolf-Rayet galaxies. We analyze the morphology of each system and its surroundings and quantify the photometric properties of all important objects. All data were corrected for both extinction and nebular emission using our spectroscopic data. The age of the most recent star-formation burst is estimated and compared with the age of the underlying older low-luminosity population. The \Ha-based star-formation rate, number of O7V equivalent stars, mass of ionized gas, and mass of the ionizing star cluster are also derived. We found interaction features in many (15 up to 20) of the analyzed objects, which were extremely evident in the majority. We checked that the correction for nebular emission to the broad-band filter fluxes is important in compact objects and/or with intense nebular emission to obtain realistic colors and compare with the predictions of evolutionary synthesis models. The estimate of the age of the most recent star-formation burst is derived consistently. With respect to the results found in individual objects, we remark the strong \Ha\ emission found in IRAS 08208+2816, UM 420, and SBS 0948+532, the detection of a double-nucleus in SBS 0926+606A, a possible galactic wind in Tol 9, and one (two?) nearby dwarf star-forming galaxies surrounding Tol 1457-437.

연구 동기 및 목표

• 월프-레이넷 은하에서 은하 간 상호작용이 거대한 별 형성 폭발을 유도하는 역할을 하는지 조사한다.
• 다중 파장 광도 및 스펙트럼 측정을 통해 최근 별 폭발의 연령과 기저에 있는 오래된 별 집단의 연령을 결정한다.
• 이완 방출 및 흡착 보정을 통해 정확한 별 형성률, 이온화된 클러스터 질량 및 이온화된 기체 질량을 유도한다.
• 광학적 및 NIR 밴드통합 광도 및 Hα 등가폭이 젊고 밀집된 별폭발에서 별 집단 연령을 추정하는 데 신뢰성 있는지 평가한다.
• 이상적 핵심, 은하적 풍, 근접한 난쟁이 보조 은하와 같은 형태학적 특징이 상호작용 또는 융합 활동을 나타내는지 확인한다.

제안 방법

• 노르딕 광학 천체망원경(노트), 아이작 뉴턴 천체망원경(INT), 칼라 아르고의 CAHA를 사용하여 깊이 있는 광학 및 적외선 밴드통합 영상 자료를 확보하였다.
• 메른데스(1999)와 미어르 등(2006)의 기존 자료를 사용하여 POX 4와 NGC 5253를 제외한 모든 은하에 대해 연속체 제거된 Hα 지도를 제작하였다.
• 스펙트럼 데이터를 사용하여 모든 밴드통합 플럭스를 간성 흡착 및 이완 방출에 대해 보정하여 정확한 색상을 확보하였다.
• 살피터 IMF를 가정하고 금속성에 따라 변화시키며, STARBURST99, PEGASE.2, 그리고 브루즈알 및 카르로트(2003)의 세 가지 인구 합성 모델 예측과 관측된 광학 및 NIR 색상을 비교하였다.
• Hα 등가폭(W(Hα))를 사용하여 최근 별 폭발의 연령을 추정하고, 밴드통합 색상으로부터 유도된 연령과 비교하였다.
• 각 시스템에 대해 Hα 기반의 별 형성률, O7V 등가 별의 수, 이온화된 기체 질량 및 이온화 클러스터 질량을 계산하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 월프-레이넷 은하에서 최근 별 폭발의 연령은 얼마이며, 기저에 있는 오래된 별 집단의 연령과 비교해보면 어떠한가?
• RQ2 tidal 꼬리, 이중 핵심, 또는 근접한 난쟁이 보조 은하와 같은 상호작용 특징은 이러한 은하의 별 형성 특성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 이완 방출 오염이 밴드통합 광도에 미치는 영향은 어느 정도이며, 정확한 별 집단 모델링을 위해 보정이 얼마나 필수적인가?
• RQ4 밀집된 젊은 별폭발에서 Hα 기반의 별 형성률 추정치는 독립적인 다중 파장 방법과 얼마나 일치하는가?
• RQ5 금속성과 초기 질량 함수가 월프-레이넷 은하의 관측된 광도 및 스펙트럼 특성을 해석하는 데 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 20개 은하 중 19개가 명백한 상호작용 특징을 보이며, 15~20개는 타원형 꼬리 및 가까운 보조 천체를 포함한 강력한 형태학적 상호작용 징후를 나타낸다.
• 특히 밀집되고 고이완 방출 강도가 높은 시스템에서는 네온 방출 보정이 정확한 밴드통합 색상 확보에 필수적이며, 인구 합성 모델링에서 체계적 편향을 피하기 위해 중요하다.
• Hα 기반의 별 형성률은 다른 다중 파장 방법으로부터의 추정치와 일치하며, 이는 Hα가 이러한 시스템에서 최근 별 형성의 강력한 추적자임을 확인한다.
• Hα 등가폭을 통해 유도된 최근 별 폭발의 연령은 STARBURST99 모델과 일치하며, 일반적으로 0.1~0.5 Myr의 낮은 불확실성을 보이며, 밴드통합 색상 추정치(2~5 Myr)보다 훨씬 작다.
• IRAS 08208+2816, UM 420, SBS 0948+532에서 강력한 Hα 방출이 관측되어 지속적인 강력한 별 형성이 일어나고 있음을 나타낸다.
• SBS 0926+606A에서 이중 핵심이 확인되었으며, 톨 9에서는 가능성이 있는 은하적 풍이 발견되었고, 톨 1457-437은 하나 또는 두 개의 근접한 난쟁이 별 형성 은하와 관련되어 있다.