[논문 리뷰] Massive star formation in Wolf-Rayet galaxies: II. Optical spectroscopy results

Á. R. López-Sánchez, C. Esteban|arXiv (Cornell University)|2009. 10. 08.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 107인용 수 44

한 줄 요약

이 연구는 16개의 월프-레티에 은하의 광학 스펙트로스코피를 분석하여 대량 항성 형성, 운동학, 화학 농도를 조사한다. 상호작용—특히 저질량 은하와의 상호작용—이 별폭발을 유도하는 데 핵심적임을 발견하였으며, 조우 흐름, 분리된 운동학, 금속성 농도의 차이 등으로 인해 대부분의 시스템에서 최근 또는 지속 중인 상호작용의 증거를 확인하였다.

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 very young massive stars. In this paper, the second of the series, we present the results of the analysis of long-slit intermediate-resolution spectroscopy of star-formation bursts for 16 galaxies of our sample. We study the spatial localization of the WR stars in each galaxy. We analyze the excitation mechanism and derive the reddening coefficient, physical conditions and chemical abundances of the ionized gas. We study the kinematics of the ionized gas to check the rotation/turbulence pattern of each system. When possible, tentative estimates of the Keplerian mass of the galaxies have been calculated. Our analysis has revealed that a substantial fraction of the galaxies show evidences of perturbed kinematics. With respect to the results found in individual galaxies, we remark the detection of objects with different metallicity and decoupled kinematics in Haro 15 and Mkn 1199, the finding of evidences of tidal streams in IRAS 08208+2816, Tol 9 and perhaps in SBS 1319+579, and the development of a merging process in SBS 0926+606 A and in Tol 1457-262. All these results reinforce the hypothesis that interactions with or between dwarf objects is a very important mechanism in the triggering of massive star formation in starburst galaxies, specially in dwarf ones. It must be highlighted that only deep and very detailed observationscan provide clear evidences that these subtle interaction processes are taking place.

연구 동기 및 목표

• 월프-레티에 은하에서의 상호작용이 대량 항성 형성을 유도하는 역할를 이해하기 위해.
• 이온화된 기체 영역의 물리 조건, 화학 농도, 적색화 정도를 결정하기 위해.
• 이온화된 기체의 운동학을 분석하여 융합 또는 tidal 상호작용의 징후를 탐지하기 위해.
• 가능한 경우 천체의 케플러 질량을 추정하기 위해.
• 관측된 SED에 기여하는 기저의 오래된 항성 집단의 기여도를 평가하기 위해.

제안 방법

• NOT, INT, WHT 망원경를 사용하여 16개의 WR 은하에 대해 장슬릿 중간 해상도 스펙트로스코피를 수행하였다.
• 출현선 비율(예: He II λ4686, C III λ5698, C IV λ5808)을 사용하여 WR 항성의 식별 및 폭발 연령 추정을 수행하였다.
• Balmer 감쇠(Hα/Hβ)를 사용하여 흡수 보정을 적용하여 적색화 계수를 유도하였다.
• 진단선 비율(예: [S II] λ6713/λ6731)을 활용하여 이온화된 기체 조건(전자 밀도, 온도)을 모델링하였다.
• 관측된 광도계측치에 적합하기 위해 젊은(4.5 Myr) 및 오래된(250–500 Myr) 항성 집단 템플릿을 조합한 복합 SED 모델을 구축하였다.
• 출현선의 속도장과 공간 분포를 분석하여 운동학적 이질성, 타이드 흐름, 융합의 징후를 탐지하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하 상호작용이 WR 은하에서 대량 항성 형성을 유도하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ2 이온화된 기체의 운동학은 융합 또는 타이드 상호작용의 징후를 어떻게 드러내는가?
• RQ3 이온화된 기체의 금속성과 화학 조성은 무엇이며, 은하 내부에서 어떻게 공간적으로 변화하는가?
• RQ4 기저의 오래된 항성 집단은 이러한 별폭발의 관측된 SED에 얼마나 기여하는가?
• RQ5 관측된 스펙트로스코픽 특징(예: 파란 및 빨간 WR 볼록부)은 폭발 연령과 IMF 특성과 어떻게 상관관계가 있는가?

주요 결과

• 다수의 은하에서 속도 분리(예: Mkn 1087, Haro 15), 산성 패턴(예: SBS 0926+606 A), 반전된 속도 기울기(예: Tol 9, Arp 252)를 포함한 교란된 운동학을 관측하여 최근 또는 지속 중인 상호작용을 시사하였다.
• IRAS 08208+2816, Tol 9, 그리고 가능성이 있는 SBS 1319+579에서 타이드 흐름을 확인하였으며, 형태학적 및 운동학적 증거가 상호작용 기반 항성 형성을 뒷받침하였다.
• Haro 15와 Mkn 1199에서는 서로 다른 금속성(O/H 및 N/O)을 가진 별도의 운동학적 성분을 발견하여, 저금속성 저질량 보조 은하와의 상호작용을 시사하였다.
• NGC 5253, IRAS 08208+2816, Tol 1457-262에서 화학적 비균질성을 관측하였으며, 局부적으로 높은 N/O 비율은 WR 바람의 오염 또는 별도의 상호작용 성분의 존재를 시사하였다.
• 복합 SED 모델링을 통해 Haro 15와 POX 4에서 15%의 광도가 4.5 Myr 폭발에서 기인하며, 나머지 85%는 각각 500 Myr 및 250 Myr의 기저 오래된 인구에서 기인함을 확인하였으며, 순수한 난류 상태가 아님을 규명하였다.
• SBS 0926+606 A와 Tol 1457-262에서는 타이드 특징 및 속도장 왜곡과 같은 운동학적 및 형태학적 증거를 통해 융합 과정이 확인되었다.