[논문 리뷰] Starbursts in Barred Spiral Galaxies. III. Definition of a homogeneous sample of Starburst Nucleus Galaxies

T. Contini, S. Considère외 1명|ArXiv.org|1997. 12. 02.

Astronomy and Astrophysical Research참고 문헌 3인용 수 38

한 줄 요약

이 논문은 자외선 과잉, 적외선 원격 감지(FIR) 복사, 그리고 날개형 구조를 선택 기준으로 사용하여 221개의 균일한 발광선 영역을 갖는 날개형 나선은하의 샘플을 정의한다. 이 중 82%는 항성 폭발핵(SBNGs)으로 분류되며, 중간 수준의 Hα 및 FIR 빛의 세기로 인해 내재된 날개형 구조에 의한 과정—외부 상호작용이 아닌—이 이들 은하에서 항성 폭발을 주로 유도하고 있음을 시사한다.

ABSTRACT

This paper presents optical long-slit spectroscopic observations of 105 barred Markarian IRAS galaxies. These observations are used to determine the spectral type of emission-line regions in the nucleus and along the bar of the galaxies, in order to define a homogeneous sample of Starburst Nucleus Galaxies (SBNGs). Our selection criteria have been very efficient for selecting star-forming galaxies, since our sample of 221 emission-line regions includes 82% nuclear or extranuclear starbursts. The contamination by Seyferts is low (9%). The remaining galaxies (9%) are objects with ambiguous classification (HII or LINER). The dust content and Halpha luminosity increase towards the nuclei of the galaxies. No significant variation of the electron density is found between nuclear and bar HII regions. However, the mean Halpha luminosity and electron density in the bar are higher than in typical disk HII regions. We investigate different mechanisms for explaining the excess of nitrogen emission observed in our starburst nuclei. There is no evidence for the presence of a weak hidden active galactic nucleus in our starburst galaxies. The cause of this excess is probably a selective enrichment of nitrogen in the nuclei of the galaxies, following a succession of short and intense bursts of star formation. Our sample of SBNGs, located at a mean redshift of 0.015, has moderate Halpha (10^41 erg/s) and far infrared (10^10 Lsun) luminosities. The types are distributed equally among early- and late-type giant spirals with a slight preference for Sbc/Sc types because of their barred morphology. The majority (62%) of SBNGs are isolated with no sign of gravitational interaction. In terms of distance, luminosity and level of interaction, SBNGs are intermediate between HII galaxies and luminous infrared galaxies.

연구 동기 및 목표

• 극단적이거나 희귀한 물체를 선택함으로써 유도되는 편향 없이 항성 폭발핵 은하(SBNGs)의 균일하고 대표적인 샘플을 정의하기 위해.
• 엄격한 선택 기준을 적용하여 사이라이트 은하 및 기타 활성 은하핵(AGN)의 오염을 최소화하기 위해.
• 중력적 상호작용과 독립적으로 날개형 구조가 핵부의 항성 폭발을 유도하는 역할을 조사하기 위해.
• 핵부 및 날개형 H II 영역의 물리적 조건(중금속 농도, 전자 밀도, Hα 빛의 세기)을 특성화하기 위해.
• SBNGs에서 관측된 질소 과잉은 숨겨진 AGN 활동 때문인지, 강한 항성 형성 폭발에 의한 선택적 화학적 풍부화 때문인지 규명하기 위해.

제안 방법

• 핵부 및 날개 영역의 발광선 영역을 분석하기 위해 105개의 날개형 마르카리안 IRAS 은하에서 광학 장슬릿 분광법을 수행하였다.
• 선택 기준 적용: 자외선 과잉(젊은 뜨거운 별을 나타냄), 강한 적외선 원격 감지 복사(자외선 복사에 의해 가열된 먼지), 날개형 구조(기화 물질의 유입을 증가시킴).
• 진단 선비율([O III]/Hβ, [N II]/Hα 등)을 기반으로 발광선 영역을 항성 폭발, 사이라이트, H II, LINER로 분류하였다.
• 핵부 및 날개 영역에서 Hα 빛의 세기, 전자 밀도, 적색화 정도, 그리고 활성도 파rameter를 측정하였다.
• 스펙트럼 에너지 분포 및 선비율 분석을 통해 먼지 함량, 중금속 기울기, 잠재적인 숨겨진 AGN 활동을 평가하였다.
• 은하형성률, 기체 분출, 화학 진화를 연구하기 위해 LEDA, IRAS 및 광학/CO 관측의 기록 자료를 통합하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 자외선 과잉, FIR 복사, 날개형 구조가 사이라이트 오염이 최소화된 순수한 항성 폭발 은하를 효율적으로 선택하는 데 얼마나 효과적인가?
• RQ2 날개형 나선은하에서 核부 및 날개형 H II 영역 간의 물리적 조건(전자 밀도, Hα 빛의 세기, 중금속 농도)은 어떻게 다를까?
• RQ3 항성 폭발핵에서 관측된 질소 과잉은 숨겨진 AGN 활동 때문인지, 강한 항성 형성 폭발에 의한 선택적 화학적 풍부화 때문인지?
• RQ4 날개형 나선은하의 항성 폭발 은하는 주로 내재된 날개형 구조의 역학에 의해 유도되는가, 아니면 외부 중력적 상호작용에 의해 유도되는가?
• RQ5 SBNGs의 빛의 세기와 형태는 H II 은하 및 루미노서스 적외선 은하와 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 선택 기준은 균일한 221개의 발광선 영역 샘플을 성공적으로 확보하였으며, 이 중 82%는 항성 폭발로 분류되었고, 사이라이트는 9%에 불과하여 오염이 낮음을 시사한다.
• Hα 빛의 세기와 먼지 함량(적색화 정도)은 은하의 중심으로 갈수록 증가하여 중심 영역에서 더 높은 항성 형성률을 나타낸다.
• 핵부 및 날개형 H II 영역 간의 전자 밀도에 유의미한 차이는 없지만, 일반적인 디스크 H II 영역보다 약 3배 높다.
• 날개형 H II 영역의 평균 Hα 빛의 세기는 일반적인 디스크 H II 영역보다 높으며, 날개형 은하에서 항성 형성이 강화된 것으로 일관된다.
• SBNGs에서 약한 숨겨진 AGN 활동에 대한 증거는 발견되지 않았으며, 질소 과잉은 짧고 강한 항성 형성 폭발에 의한 선택적 풍부화 때문일 가능성이 높다.
• SBNGs는 H II 은하와 루미노서스 적외선 은하 사이의 빛의 세기와 형태에서 중간 수준이며, 62%는 고립되어 있으며 중력적 상호작용의 흔적을 보이지 않았다.