[논문 리뷰] The Evolutionary History of Local Group Irregular Galaxies

E. K. Grebel|arXiv (Cornell University)|2004. 03. 09.

Astronomy and Astrophysical Research참고 문헌 3인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 국부군 불규칙은하 및 왜소 불규칙은하의 진화 역사를 조사하며, 지속적인 확률적 별 형성, 저중성도 화학적 진화, 환경에 대한 내성성을 강조한다. 이들은 허블 시간 동안 긴밀한 별 형성 연속성을 보이며, 낮은 효율적 수확율과 태양 이하의 [α/Fe] 비율을 나타내어 제2형 초신성 기여가 감소하고 금속 손실이 선택적 풍으로 인해 발생했음을 시사한다.

ABSTRACT

Irregular (Irr) galaxies are gas-rich objects with recent or ongoing star formation. In absence of spiral density waves, star formation occurs largely stochastically. The scattered star-forming regions tend to be long-lived and migrate slowly. Older populations have a spatially more extended and regular distribution. In fast-rotating Irrs high star formation rates with stronger concentration toward the galaxies' center are observed, and cluster formation is facilitated. In slowly or nonrotating dwarf Irrs (dIrrs) star formation occurs more quiescently, and the formation of OB associations is common. Irrs and dIrrs tend to experience continuous star formation with amplitude variations and to continue to form stars for another Hubble time. Irrs exhibit lower effective yields than spirals, and [alpha/Fe] ratios below the solar value. This may be indicative of fewer Type II SNe and lower astration rates in their past. Alternatively, many metals may be lost from the shallow galaxy potential wells due to selective winds. The differences in the metallicity-luminosity relation between dIrrs and dwarf spheroidals (which, despite their lower masses, tend to have too high a metallicity for their luminosity as compared to dIrrs) further supports the idea of slow astration and slow enrichment in dIrrs. The current data on age-metallicity relations are still too sparse to distinguish between infall, leaky-box, and closed-box models. The preferred location of dIrrs in the outer parts of galaxy groups and clusters and in the field as well as the positive correlation between gas content and distance from massive galaxies indicate that these dIrrs probably have not yet experienced significant interactions or galaxy harassment. (Abridged)

연구 동기 및 목표

• 국부군의 불규칙은하 및 왜소 불규칙은하의 장기적 별 형성과 화학적 진화를 이해하기 위해.
• 이들은 화학적 진화의 폐쇄상자, 누출상자, 유입 모델 중 어느 것을 따르는지 규명하기 위해.
• 람압 및 tidal stripping과 같은 환경적 영향이 가스 함량과 형상에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 특히 금속 농도-광도 관계 측면에서 왜소 구형은하(dSphs)와의 화학적 진화를 비교하기 위해.
• 별의 피드백과 초신성 유도 난류가 중성 및 분자 가스의 분포와 안정성에 미치는 영향을 평가하기 위해.

제안 방법

• 국부군 dIrr 및 Irr의 고해상도 이미지에서 별 형성 역사를 재구성하기 위해 허블 우주 망원경의 광학적 데이터 분석.
• 6–10미터급 지상 망원경과 분광계를 사용하여 개별 별의 금속 농도와 원소 농도를 측정.
• H i 분포와 운동을 검토하여 자전 곡선, 가스 안정성, 잠재적 상호작용을 추론.
• 관측된 금속 농도-광도 및 금속 농도-표면 빛기울기 관계를 이론적 모델(폐쇄상자, 누출상자, 유입)과 비교.
• [α/Fe] 비율과 효율적 수확율을 평가하여 과거 초신성 기여와 아스트라션 비율을 추론.
• 가스 함량, 거대 은하로부터의 거리, 형상 분리도 간의 상관관계 분석을 통해 환경적 영향을 추론.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 국부군의 불규칙은하 및 왜소 불규칙은하는 화학적 진화의 폐쇄상자, 누출상자, 또는 유입 모델을 따르는가?
• RQ2 왜소 불규칙은하(dIrrs)에서 관측된 태양 이하의 [α/Fe] 비율과 낮은 효율적 수확율은 어떤 원인으로 발생하는가?
• RQ3 빠르게 자전하는 dIrr와 느리게 자전하는 dIrr 간에 별 형성 패tern과 가스 분포는 어떻게 다른가?
• RQ4 유사한 질량을 가진 dSphs와 비교해 dIrrs가 주어진 광도에서 더 낮은 금속 농도를 보이는 이유는 무엇인가?
• RQ5 람압 또는 타이드 스트리핑과 같은 환경 과정이 dIrr의 가스 함량과 진화 경로에 얼마나 큰 영향을 미치는가?

주요 결과

• Irr 및 dIrr 은하들은 허블 시간 동안 약 2–3배의 진폭 변동만을 보이며 지속적인 별 형성을 나타내어 장기적 안정성을 시사한다.
• dIrr 및 Irr의 오래된 별 인구는 공간적으로 더 넓게 퍼져 있으며 균일하게 분포되어 있으며, 젊은 OB 연합의 덩어리지고 산만한 분포와 대조된다.
• dIrr의 [α/Fe] 비율은 태양 이하이며, 제2형 초신성의 기여가 낮고 이들의 진화 역사에서 아스트라션 비율이 감소했음을 시사한다.
• dIrr는 나선은하보다 낮은 효율적 수확율을 보이며, 얕은 위치 에너지 우물과 선택적 풍에 의한 금속 손실로 인해 금속 보존 효율이 떨어지기 때문일 수 있다.
• 가스 함량과 거대 은하로부터의 거리 사이에 강한 정적 상관관계가 있으며, 군의 외곽에 위치한 dIrr는 아직 중요한 환경적 제거를 경험하지 않은 것으로 나타난다.
• dIrr의 금속 농도-광도 관계는 dSph와의 관계에서 옮겨져 있어, dSph가 dIrr보다 초기에 더 빠른 화학적 풍화를 겪었다는 것을 시사한다.