[논문 리뷰] Mid--IR emission of galaxies in the Virgo cluster: II. Integrated properties

A. Boselli, J. Lequeux외 8명|arXiv (Cornell University)|1998. 04. 02.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 ISO/ISOCAM 데이터를 사용하여 궁성자리 은하단의 전체 샘플에 속하는 은하들의 중적외선(Mid-IR) 복사 특성을 분석하며, 이는 초기형 은하가 차가운 별의 레일리-지운 꼬리에 의해 주로 복사하는 반면, 후기형 은하는 강한 열적-dust 복사 특성을 보임을 밝혀낸다. 주요 발견은 중적외선과 자외선 복사장 사이에 비선형적 관계가 있으며, 강한 자외선 복사장에서는 뜨거운 먼지 복사가 감소한다는 점이며, 특히 6.75 μm에서 우세한 미해결 적외선 밴드가 저질량, 난쟁이 은하에서는 자외선에 의한 매질 파괴로 인해 억제됨을 보여준다.

ABSTRACT

We analyse the integrated properties of the Mid-IR emission of a complete, optically selected sample of galaxies in the Virgo cluster observed with the ISOCAM instrument on board the ISO satellite. The analysis shows that the Mid-IR emission up to 15 mic of optically-selected, normal early-type galaxies (E, S0 and S0a) is dominated by the Rayleigh-Jeans tail of the cold stellar component. The Mid-IR emission of late-type galaxies is instead dominated by the thermal emission from dust. The small dust grains emitting in the Mid-IR have an excess of emission if compared to big grains emitting in the Far-IR. While the Far-IR emission increases with the intensity of the interstellar radiation field, their Mid-IR emission is non--linearly related to the UV radiation field. The spectral energy distributions of the target galaxies indicate that there is a linear relationship between the UV radiation field and the Mid-IR emission of galaxies for low or intermediate activities of star formation, while the emission from the hot dust seems to drop for strong UV fields. The Mid-IR colour of late-type galaxies is not related to their activity of star formation. The properties of the dust emission in the Mid-IR seem more related to the mass than to the morphological type of the target galaxy. Since the activity of star formation is anticorrelated to the mass of galaxies, this reflects a relationship between the emission of dust in the Mid-IR and the UV radiation field: galaxies with the lowest Mid-IR emission for a given UV field are low mass, dwarf galaxies. These observational evidences are easily explained if the carriers of the Unidentified Infrared Bands that dominate the 6.75 mic emission are destroyed by the intense UV radiation field of dwarf galaxies, although abundance effects can also play a role.

연구 동기 및 목표

• 궁성자리 은하단에 속한 광학적으로 선택된 전체 샘플의 은하들에 대한 통합 중적외선(Mid-IR) 복사 특성을 규명하기 위해.
• 다양한 은하 유형(초기형 vs. 후기형)에서 주로 기여하는 복사 메커니즘(별 vs. 먼지)을 규명하기 위해.
• 중적외선 복사, 자외선 복사장 강도, 은하 질량 간의 관계를 조사하기 위해.
• 특히 6.75 μm 복사 특성의 기원을 탐구하기 위해, 이는 저질량 난쟁이 은하에서의 억제 현상과 관련이 있다.

제안 방법

• 15 μm 이하 파장까지의 ISO/ISOCAM 관측에서 유도된 통합 스펙트럼 에너지 분포(SED) 분석.
• 광학적 형상에 기반하여 은하를 초기형(E, S0, S0a)과 후기형(은하수, 비정형)으로 분류.
• 광학 및 자외선 데이터로부터 유도된 자외선 복사장 강도와 중적외선 복사 특성을 비교.
• 중적외선 색인수를 사용하여 먼지 복사 특성과 항성 형성 활동과의 관계 평가.
• 작은 입자(중적외선)와 큰 입자(적외선 원거리) 복사 특징을 비교함으로써 먼지 입자 크기 분포의 역할 평가.
• 은하 질량과 자외선 복사장 강도와의 상관관계를 통해 자외선 복사가 6.75 μm에서의 미해결 적외선 밴드(UIBs)의 안정성에 미치는 영향 평가.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 궁성자리 은하단의 초기형 은하에서 중적외선 복사의 주요 기여원은 무엇인가?
• RQ2 후기형 은하의 중적외선 복사 특성은 은하간 복사장(ISRF) 강도와 어떻게 관련이 있는가?
• RQ3 낮은 질량의 난쟁이 은하에서는 항성 형성 활동이 있음에도 불구하고 6.75 μm 복사 특성이 억제되는 이유는 무엇인가?
• RQ4 먼지에 의한 중적외선 복사가 자외선 복사장과 비선형적으로 관련되어 있는가? 만약 그렇다면, 이는 먼지 가열 해석에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 은하 질량과 형태학적 유형이 중적외선 먼지 복사 특성과 얼마나 관련이 있는가?

주요 결과

• 초기형 은하(E, S0, S0a)의 중적외선 복사는 먼지가 아니라 차가운 별의 레일리-지운 꼬리에 의해 지배된다.
• 후기형 은하는 중적외선에서 먼지의 강한 열복사 특성을 보이며, 작은 입자 먼지는 큰 입자보다 초과 복사 특성을 보인다.
• 중적외선 복사 특성은 자외선 복사장 강도와 선형적으로 비례하지 않으며, 오히려 강한 자외선 복사장에서는 뜨거운 먼지 복사가 감소한다.
• 낮은에서 중간 수준의 항성 형성 활동에서는 자외선 복사장과 중적외선 복사 특성 간에 선형 관계가 존재하지만, 고강도 자외선 복사장에서는 이 관계가 붕괴된다.
• 6.75 μm 복사 특징은 저질량 난쟁이 은하에서 억제되며, 이는 주로 미해결 적외선 밴드(UIBs)의 매질이 강한 자외선 복사에 의해 파괴되기 때문이다.
• 중적외선 먼지 복사 특성은 형태학적 유형보다 은하 질량과 더 강하게 상관되며, 이는 질량에 따라 달라지는 먼지 성질 또는 자외선 복사장 영향을 시사한다.