[논문 리뷰] Massive star formation in Wolf-Rayet galaxies. V: Star formation rates, masses and the importance of galaxy interactions

Á. R. López-Sánchez|arXiv (Cornell University)|2010. 05. 05.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 280인용 수 42

한 줄 요약

이 연구는 다중파장 데이터를 사용하여 20개의 월프-레이테르 은하를 분석하여 별 형성률, 질량 및 상호작용의 역할을 평가한다. 연구 결과, 특히 저광도 왜행성 또는 H I 구름과의 상호작용이 강력한 별 폭발을 유도하는 데 핵심적인 역할을 하며, 17~20개의 은하에서 명백한 상호작용 증거를 확인하였다. 또한 Calzetti 등(2007)의 Hα 기반 SFR 보정법이 가장 신뢰할 수 있음을 확인하였다.

ABSTRACT

(Abridged) We have performed a comprehensive analysis of a sample of 20 starburst galaxies, most of them classified as Wolf-Rayet galaxies. In this paper, the last of the series, we analyze the global properties of our galaxy sample using multiwavelength data (X-ray, FUV, optical, NIR, FIR, and radio). The agreement between our Ha-based SFR and those provided by indicators at other wavelengths is remarkable, but we consider that the new Ha-based calibration provided by Calzetti et al. (2007) should be preferred over older calibrations. The FUV-based SFR provides a powerful tool to analyze the star-formation activity in both global and local scales independently to the Ha emission. We provide empirical relationships between the ionized gas mass, neutral gas mass, dust mass, stellar mass, and dynamical mass with the B-luminosity. Although all mass estimations increase with increasing luminosity, we find important deviations to the general trend in some objects, that seem to be consequence of their particular evolutionary histories. We investigate the mass-metallicity relations and conclude that both the nature and the star-formation history are needed to understand the relationships between both properties. The majority of the galaxies follow a Schmidt-Kennicutt scaling law of star-formation that agrees with that reported in individual star-forming regions within M~51 but not with that found in normal spiral galaxies. We found a relation between the reddening coefficient and the warm dust mass indicating that the extinction is mainly internal to the galaxies. Considering all data, we found that 17 up to 20 galaxies are clearly interacting or merging with low-luminosity dwarf objects or HI clouds. We conclude that interactions do play a fundamental role in the triggering mechanism of the strong star-formation activity observed in dwarf starburst galaxies.

연구 동기 및 목표

• Hα, FUV, 라디오, FIR 데이터를 포함한 다중파장 지표를 사용하여 월프-레이테르 은하의 별 형성률(SFR)을 결정한다.
• 이온화된 가스 질량, 중성 가스 질량, 먼지 질량, 항성 질량 및 동역학 질량을 추정하고, B-대역 등화도와의 비율을 평가한다.
• 은하 상호작용 및 융합이 왜행성 은하에서 별 폭발 활동을 유도하는 데 미치는 역할을 조사한다.
• 질량-금속성 관계 및 SFR–질량 관계를 검토하고, 관측 결과와 닫힌 상자 모델을 비교한다.
• SFR 보정의 신뢰성과 깊은 다중파장 데이터가 상호작용 특징을 탐지하는 데 미치는 중요성을 평가한다.

제안 방법

• 자신의 관측과 문헌 자료로부터 Hα 흡수율, B-대역 및 H-대역 등화도, X선, FUV, FIR, H I 21cm 선, 1.4GHz 라디오 연속성 측정값을 포함한 다중파장 데이터를 수집하고 통합한다.
• Hα, FUV 및 라디오/FIR 지표를 사용하여 SFR를 계산하고, Calzetti 등(2007) 및 이전 보정법과 결과를 비교한다.
• empirical 관계와 B-대역 등화도와의 비율을 사용하여 이온화된 가스, 중성 가스, 먼지, 항성, 동역학 질량 추정치를 도출한다.
• 별 형성 역사를 고려한 화학적 진화 모델을 포함하여 질량-금속성 관계를 분석한다.
• SFR와 가스 질량을 사용하여 슈마이트-켄니컷 관계를 테스트하고, 나설파 및 왜행성 은하와 비교한다.
• 붉어짐 계수와 따뜻한 먼지 질량을 비교하여 먼지 흡수를 평가하고, 닫힌 상자 모델 예측과 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Hα 기반 SFR는 다른 SFR 지표와 얼마나 일치하는가? 어떤 보정법이 가장 신뢰할 수 있는가?
• RQ2 이온화된 가스, 중성 가스, 먼지, 항성 및 동역학 질량은 B-대역 등화도와 어떻게 비례하는가? 추세에서의 이탈은 무엇이 원인인가?
• RQ3 은하 상호작용 및 융합이 월프-레이테르 은하에서 별 폭발을 유도하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 관측된 은하들은 슈마이트-켄니컷 관계를 따르는가? 일반 나선파 및 왜행성 은하와 비교해 보면 어떻게 되는가?
• RQ5 질량-금속성 관계는 별 형성 역사와 환경적 영향을 얼마나 반영하는가?

주요 결과

• Hα 기반 SFR는 다른 지표와 뛰어난 일치를 보이며, Calzetti 등(2007)의 Hα 보정법이 이전 보정법보다 더 선호된다.
• FUV 기반 SFR는 글로벌 및 국소 스케일에서 별 형성의 강력한 독립적 탐지 수단을 제공한다.
• 20개 은하 중 17~20개가 저광도 왜행성 또는 H I 구름과의 상호작용 또는 융합의 명백한 증거를 보이며, 깊은 광학 스펙트로스코피 및 H I 데이터에서만 이를 탐지할 수 있다.
• 대부분의 은하는 슈마이트-켄니컷 스케일링 관계를 따르며, M51의 별 형성 영역과 일치하지만 일반 나선파 은하와는 일치하지 않으며, 왜행성 은하는 더 높은 SFR 효율성을 보인다.
• 붉어짐 계수와 따뜻한 먼지 질량 사이의 상관관계는 흡수가 주로 내재되어 있음을 시사한다.
• 닫힌 상자 모델과의 비교는 환경적 요인과 상호작용 효과가 이러한 은하의 화학적 진화에 핵심적임을 시사한다.