[논문 리뷰] Star formation and dust extinction properties of local galaxies from AKARI-GALEX All-Sky Surveys: First results from most secure multiband sample from FUV to FIR

Tsutomu T. Takeuchi, V. Buat외 6명|arXiv (Cornell University)|2009. 12. 27.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 42

한 줄 요약

이 연구는 AKARI-GALEX 전천문 조사에서 얻은 607개의 국지 은하(지수 z < 0.15) 샘플을 바탕으로 FUV에서 FIR에 이르는 다중파장 광도를 통합하여 항성 형성과 먼지 감소를 분석한다. 먼지 감소는 L_TIR/L_FUV 비율로 정량화되며, 이는 항성 질량과 강하게 상관되지만 특정 항성 형성률(SFR)과는 상관이 없음을 보여주며, 특히 고SFR(>20 M⊙ yr⁻¹)일 경우 질량이 큰 은하에서 항성 형성의 더 큰 비율이 먼지에 의해 은폐됨을 시사한다.

ABSTRACT

The AKARI All-Sky Survey provided the first bright point source catalog detected at 90um. Starting from this catalog, we selected galaxies by matching AKARI sources with those in the IRAS PSCz. Next, we have measured total GALEX FUV and NUV flux densities. Then, we have matched this sample with SDSS and 2MASS galaxies. By this procedure, we obtained the final sample which consists of 607 galaxies. If we sort the sample with respect to 90um, their average SED shows a coherent trend: the more luminous at 90um, the redder the global SED becomes. The M_r--NUV-r color-magnitude relation of our sample does not show bimodality, and the distribution is centered on the green valley between the blue cloud and red sequence seen in optical surveys. We have established formulae to convert FIR luminosity from AKARI bands to the total infrared (IR) luminosity L_TIR. With these formulae, we calculated the star formation directly visible with FUV and hidden by dust. The luminosity related to star formation activity (L_SF) is dominated by L_TIR even if we take into account the far-infrared (FIR) emission from dust heated by old stars. At high star formation rate (SFR) (&gt; 20 Msun yr^-1), the fraction of directly visible SFR, SFR_FUV, decreases. We also estimated the FUV attenuation A_FUV from FUV-to-total IR (TIR) luminosity ratio. We also examined the L_TIR/L_FUV-UV slope (FUV- NUV) relation. The majority of the sample has L_TIR/L_FUV ratios 5 to 10 times lower than expected from the local starburst relation, while some LIRGs and all the ULIRGs of this sample have higher L_TIR/L_FUV ratios. We found that the attenuation indicator L_TIR/L_FUV is correlated to the stellar mass of galaxies, M*, but there is no correlation with specific SFR (SSFR), SFR/M*, and dust attenuation L_TIR/L_FUV. (abridged)

연구 동기 및 목표

• FUV에서 FIR에 이르는 다중파장 스펙트럼을 포함하는 국지 은하의 대표적 샘플을 구축하여 항성 형성과 먼지 감소를 편향 없이 연구하기 위해.
• 먼지 감소로 인한 항성 형성률(SFR) 추정의 한계를 극복하기 위해 GALEX의 UV 데이터와 AKARI의 FIR 데이터를 융합하기 위해.
• 정확한 항성 형성률(SFR) 추정을 위해 FIR 빛의 강도를 총 적외선 빛의 강도(L_TIR)로 교정하기 위해.
• 국지 항성 형성 은하에서 먼지 감소가 항성 질량과 특정 항성 형성률에 어떻게 의존하는지 조사하기 위해.
• 헤르슈엘과 같은 향후 조사 및 고적색도 연구를 위한 기준 샘플을 확립하고 기초적인 SED 특성을 제공하기 위해.

제안 방법

• AKARI 90 μm 원천을 IRAS PSCz와 교차 매칭한 후, SDSS 및 2MASS 카탈로그와의 매칭을 통해 총 776개 은하로 구성된 주요 샘플을 구축하였다.
• GALEX 전천문 조사 데이터에서 FUV 및 NUV 광도를 추출하기 위해 전용 광도 소프트웨어를 개발하였다.
• SDSS에서 전경 항성에 의한 오염이 확인된 원천을 제외한 후, 안정적인 샘플 607개를 확보하였다.
• SED 피팅을 통해 유도된 경험적 공식을 사용하여 AKARI FIR 대역을 총 적외선 빛의 강도(L_TIR)로 교정하였다.
• L_TIR/L_FUV 비율을 A_FUV의 대체 지표로 사용하여 먼지 감소를 계산하고, 항성 질량 및 특정 항성 형성률과의 상관관계를 분석하였다.
• SDSS r-대역 magnitude 및 광도를 사용하여 항성 질량(M*)과 특정 항성 형성률(SSFR = SFR/M*)을 유도하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 국지 은하의 스펙트럼 에너지 분포(SED)는 90 μm 빛의 강도에 따라 어떻게 변화하는가? 먼지 적색화에 일관된 경향이 존재하는가?
• RQ2 항성 형성 은하의 FUV 빛은 어느 정도 먼지에 의해 은폐되는가? 이는 항성 형성률과 항성 질량에 따라 어떻게 달라지는가?
• RQ3 먼지 감소 지표로 사용되는 L_TIR/L_FUV 비율은 국지 은하에서 특정 항성 형성률 또는 항성 질량과 상관이 있는가?
• RQ4 안정 샘플의 성질은 국지 조사에서의 광학적 색-등급 관계(파랑 시퀀스, 빨간 시퀀스, 초록 밸리)와 어떻게 비교되는가?
• RQ5 AKARI FIR 데이터는 신뢰성 있게 L_TIR로 변환될 수 있는가? 이를 통해 국지 은하의 정확한 항성 형성률 추정이 가능할까?

주요 결과

• 안정 샘플의 607개 은하는 z < 0.15의 적색도를 가지며, 90 μm 빛의 강도는 10⁶에서 10¹² L⊙의 범위를 가지며 피크는 10¹⁰ L⊙에서 관측된다.
• 평균 SED는 일관된 경향을 보이며, 90 μm에서 더 밝은 은하는 더 빨간색의 전체 SED를 가지며, 이는 강한 먼지 복사 및 감소를 의미한다.
• NUV−r 대비 Mr 색-등급 관계는 단일 피크를 보이며 초록 밸리에 중심을 두고 있으며, 순수한 광학 조사에서 관측되는 이중 피크 형태의 구조는 보이지 않는다.
• 먼지 감소 지표로 사용된 L_TIR/L_FUV 비율은 항성 질량 M*와 강하게 상관되지만 특정 항성 형성률(SSFR)과는 상관이 없다.
• 고SFR(>20 M⊙ yr⁻¹)일 경우, FUV에서 직접 관측 가능한 항성 형성 비율(SFR_FUV)은 크게 감소하여 먼지에 의한 은폐가 증가함을 시사한다.
• 대부분의 은하에서 L_TIR/L_FUV 비율은 국지 항성 폭발 관계에서 예상되는 것보다 5~10배 낮지만, 이 샘플 내의 LIRG 및 ULIRG는 더 높은 비율을 보이며, 이는 먼지 함량이나 기하학적 구조가 증가했음을 일관되게 반영한다.