[논문 리뷰] Massive (?) starburst hosts of blue compact galaxies (BCGs)

N. Bergvall, G. Östlin|arXiv (Cornell University)|2002. 05. 24.

Astronomy and Astrophysical Research참고 문헌 4인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 광도가 높은 파란 밀집은하(BCG) 4개와 그 보조 성간의 광학 스펙트로스코피 및 깊은 광학/근적외선 광도측정을 통해 중심의 항성 폭발이 고체적이고 금속 농도가 높은 환경에서 발생하고 있음을 밝혀냈다. 붉은, 타원은하 유사한 환경은 저광도 BCG에 비해 이국적인데, 이는 가스가 풍부한 낮은 표면 밝기의 토성 또는 암흑물질에 의해 지배되는 거대한 환경에 가스가 붕괴되면서 발생한 합병으로 인한 것으로 보이며, 이는 청소년기 가설을 도전하고 BCG의 합병 유도 형성 시나리오를 지지한다.

ABSTRACT

We present optical spectroscopy and deep optical/near-IR photometry of 4 luminous metal-poor blue compact galaxies (BCGs) and two of their companions. With the aid of spectral evolutionary models (SEMs) and structural parameters derived from the surface photometry we discuss the properties of the central starbursts and the halo populations of the galaxies. Special attention is paid to the effects of dust, chemical inhomogeneities and contamination of nebular emission to the halo light. The optical/near-IR colour index profiles show a sharp distinction between the starburst and the host. The hosts have luminosity profiles characteristic of massive ellipticals and remarkably red colours, typical of a relatively {\it metal-rich} stellar population of {\it old age}. These properties are in conflict with the relatively low luminosities. The situation can best be explained if the hosts have an unusually large amount of dark matter that can hinder the outflow of metals from the system. The indicated difference in metallicity between the halo and the young starburst disproves the recurrent burst scenario and supports different origins of the two populations. We conclude that these BCGs are undergoing mergers between early type galaxies/thick disks and gas-rich galaxies or intergalactic HI clouds, in many respects reminiscent of a retarded formation of massive ellipticals.

연구 동기 및 목표

• 광도가 높은 파란 밀집은하(BCG)의 진정한 연령과 항성 집단 구성 요소를 규명하기 위해, 특히 그것들이 진정으로 젊은 체계인지 평가하기 위해.
• 다양한 파장에서의 광도측정과 스펙트로스코피를 사용하여 BCG 내의 젊은 항성 폭발 집단과 오래된 환경 집단의 기여를 분리하기 위해.
• 저광도와 낮은 금속 농도를 지닌 항성 폭발 영역과 부합하지 않는 관측된 붉은, 타원은하 유사 환경의 기원을 조사하기 위해.
• 관측된 성질이 내재된 과정(예: 반복 폭발) 또는 외부 자극(예: 은하 합병 또는 가스 유입)에 의해 설명될 수 있는지 평가하기 위해.
• 거대하고 암흑물질에 의해 지배되는 환경이 BCG의 관측된 구조적 및 광도적 성질을 설명하기 위해 필수적인지 테스트하기 위해.

제안 방법

• BCG와 그 보조 성간의 표면 밝기 및 색상 프로파일을 유도하기 위해 깊은 광학 및 근적외선 광도측정을 수행하였다.
• 항성 폭발 영역 내의 방출선 강도를 측정하고 이로부터 성운 금속 농도를 유도하기 위해 광학 스펙트로스코피를 수행하였다.
• 관측된 광도측정과 스펙트럼에서 항성 집단 구성 요소를 분해하기 위해 스펙트럼 진화 모델(SEM)을 적용하였다.
• 환경 광도 분포의 구조적 매개변수를 특징짓고 질량-광도 비율을 추론하기 위해 Sersic 프로파일 피팅을 사용하였다.
• 관측된 광도-금속 농도 관계를 경험적 캘리브레이션과 비교하여 환경 광도가 유도된 금속 농도와 일치하는지 평가하였다.
• 먼지, 화학적 비균일성 및 성운 방출 오염이 환경 빛의 해석에 미치는 영향을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 BCG에서 관측된 붉은, 타원은하 유사 환경은 청소년기 가설이 제기한 젊은 연령과 부합하지 않는 오래된, 금속 농도가 높은 항성 집단을 시사하는가?
• RQ2 환경의 높은 금속 농도와 항성 폭발 영역의 낮은 금속 농도 사이의 괴리로 인한 원인을 단일 폭발 또는 합병 사건으로 설명할 수 있는가?
• RQ3 관측된 구조적 및 광도적 성질을 설명하기 위해 거대하고 암흑물질에 의해 지배되는 환경이 필수적인가?
• RQ4 항성 폭발의 기원은 내재된 과정(예: 반복 폭발)인지, 아니면 은하 합병 또는 가스 유입 등의 외부 자극인지?
• RQ5 BCG의 관측된 성질은 고적도 은하 및 초기 은하 형성의 국지적 유사체와 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• BCG의 주변 은하들은 거대한 타원은하와 유사한 광도 프로파일과 근적외선 색상 특성을 보이며, 이는 지배적인 오래된, 금속 농도가 높은 항성 집단을 시사한다.
• 환경 항성 집단은 중심 항성 폭발 영역의 금속 농도보다 현저히 높은 금속 농도를 지니며(일般적으로 ~10% 희토), 반복 폭발 시나리오를 반증한다.
• 관측된 환경 광도는 유도된 금속 농도에 비해 훨씬 크며, 이는 거대하고 암흑물질에 의해 지배되는 환경의 존재를 시사한다.
• 환경 광도 프로파일의 Sersic 지수는 높으며(n ≫ 1), 고체적이고 밀집된 시스템으로서 고전적 타원은하와 유사하다.
• 광학/근적외선 색상 프로파일은 붉은 오래된 환경과 파란 젊은 항성 폭발 영역 사이에 급격한 전이를 보이며, 집단 간 명확한 분리를 확인한다.
• 자료는 가스가 풍부한 낮은 표면 밝기의 토성 또는 HI 구름이 낮은 밀도 환경에서 거대하고 금속 농도가 높지만 어두운 타원은하 유사 주변에 합병되는 합병 시나리오를 지지한다.