[논문 리뷰] The H-alpha Galaxy Survey II. Extinction and NII corrections to H-alpha fluxes

P. A. James, N. Shane외 3명|ArXiv.org|2004. 10. 15.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 31

한 줄 요약

이 논문은 근접한 은하에서 H𝛼 기반 은하 형성률(SFR) 측정치를 향상시키기 위해 [N ii] 오염과 내부 흡착 보정을 정량화한다. 좁은 대역 영상과 복사선 비율을 사용하여, [N ii] 오염은 디스크 은하 형성 영역에서는 일반적으로 무시할 만큼 작지만 핵 영역에서는 과대평가됨을 발견하였으며, 특히 유형 및 기울기 의존적인 흡착 보정이 H𝛼와 적외선 원격 감시(SFR) 간의 일치도를 크게 향상시켜, H𝛼가 국지 우주에서 신뢰할 수 있는 SFR 지표임을 뒷받탱이다.

ABSTRACT

We study the two main corrections generally applied to narrow-band H-alpha fluxes from galaxies in order to convert them to star formation rates, namely for NII contamination and for extinction internal to the galaxy. From an imaging study using narrow-band filters, we find the NII and H-alpha emission to be differently distributed. In most disk star formation regions the NII fraction is small, whereas some galaxies display a diffuse central component which can be dominated by NII emission. We consider explanations for variations in the NII/H-alpha ratio, including metallicity variations and different excitation mechanisms. We then estimate the extinction towards star formation regions in spiral galaxies, firstly using Br-gamma/H-alpha line ratios. We find that extinction values are larger in galaxy nuclei than in disks, and that there is no evidence for heavily dust-embedded regions emerging in the near-IR. We use optical emission line data from the literature to show only a moderate dependence of extinction on inclination, consistent with broad-band photometric studies; typical extinctions are smaller for late-type dwarfs than for spiral types. Finally, we show that the application of type-dependent extinction corrections significantly improves the agreement between star formation rates from H-alpha and IRAS fluxes. This agreement argues against star formation in normal galaxies being dominated by heavily dust-embedded components.

연구 동기 및 목표

• H𝛼 복사율에서 유도된 은하 형성률(SFR) 추정치의 정확도를 향상시키기 위해 [N ii] 선 오염과 내부 먼지 흡착이라는 두 가지 주요 시스템적 보정을 다루는 것.
• 이전에 H𝛼 복사율 기반 SFR 추정치가 [N ii] 방출이 보정되지 않거나, 고도로 먼지에 둘러싸인 영역로 인해 실제 은하 형성률을 체계적으로 과소평가하는가를 평가하는 것.
• Br𝛾/H𝛼 비율과 옵티컬 복사선 데이터로부터 유도된 흡착 보정이 적외선 원격 감시(IRAS) SFR 측정치와 일치하는가를 평가하는 것.
• H𝛼에서 감지되지 않는 고도로 먼지에 둘러싸인 은하 형성 영역이 국지 은하의 총 SFR을 지배하는가를 평가하는 것.
• H𝛼와 적외선 원격 감시 SFR 간의 일치도를 향상시키기 위해 은하 유형 및 기울기 의존적인 흡착 보정을 제공하는 것.

제안 방법

• 스페인 라팔마에 있는 윌리엄 허셜 및 야코부스 카프타인 망원경을 사용하여 334개의 근접 은하에 대해 좁은 대역 H𝛼 및 R-대역 영상 촬영을 수행하였다.
• H𝛼 중심에 위치한 좁은 대역 필터(44–55Å FWHM)를 신중히 선택하여 H𝛼 및 [N ii] 복사선을 분리하고, [N ii]와 H𝛼 분포 간의 공간 해상도 비교를 가능하게 하였다.
• 특히 핵과 디스크 영역에서의 흡착을 추정하기 위해 일부 은하의 Br𝛾/H𝛼 복사선 비율을 측정하였다.
• Br𝛾/H𝛼 결과를 문헌에서 확보한 옵티컬 복사선 데이터와 융합하여 은하 유형과 기울기에 따라 함수화된 전반적 H𝛼 흡착 값들을 유도하였다.
• H𝛼 복사율에 은하 유형 및 기울기 의존적인 흡착 보정을 적용하고, 그 결과 유도된 SFR을 IRAS로부터의 적외선 SFR과 비교하였다.
• 공간 해상도 영상 분석을 통해 핵 영역의 분광 측정치가 [N ii]와 H𝛼 복사선의 공간 분포가 다름에 따라 총 H𝛼 복사율에 대한 [N ii] 기여도를 과대평가함을 보였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하 내에서 [N ii] 복사선의 공간 분포는 어떻게 H𝛼 복사선과 비교되며, 이는 [N ii] 오염 보정의 정확성에 영향을 미치는가?
• RQ2 핵 분광 측정치는 통합 은하 측정치에 비해 총 H𝛼 복사율에 대한 [N ii] 기여도를 얼마나 과대평가하는가?
• RQ3 다양한 은하 유형과 기울기에 따라 H𝛼 복사선 영역의 평균 흡착은 얼마이며, Br𝛾/H𝛼 비율은 옵티컬 복사선 비율과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 H𝛼에서 감지되지 않는 고도로 먼지에 둘러싸인 은하 형성 영역이 국지 은하의 총 SFR을 지배하는가?
• RQ5 은하 유형 및 기울기 의존적인 흡착 보정은 H𝛼 기반과 적외선 기반 SFR 추정치 간의 일치도를 얼마나 향상시키는가?

주요 결과

• [N ii] 복사선은 H𝛼 복사선과 공간적으로 구별되며, 특히 은하 중심에서 핵 측정치가 총 H𝛼 복사율에 대한 [N ii] 기여도를 크게 과대평가한다.
• 대부분의 디스크 은하 형성 영역에서는 [N ii] 기여율이 작거나 무시할 만큼 작아, 이전의 [N ii] 보정이 디스크 SFR을 과소평가했을 가능성이 있다.
• 은하 핵 영역의 흡착 값은 디스크보다 높으며, 디스크의 흡착 값은 옵티컬 복사선 연구에서 유도된 값과 일치한다.
• Br𝛾/H𝛼 비율에서 유의미한 근적외선 과잉을 관측하지 못하여, H𝛼에서 감지되지 않는 고도로 먼지에 둘러싸인 은하 형성 영역이 존재할 가능성에 대한 증거가 없다.
• 늦은 유형의 난쟁이 은하의 흡착 보정은 나설파일 은하보다 작으며, 은하 유형 및 기울기 의존적인 보정을 적용함으로써 H𝛼와 IRAS 기반 SFR 간의 일치도가 크게 향상된다.
• 보정 후 H𝛼와 적외선 SFR 간의 강력한 일치는 대부분의 국지 은하에서 고도로 먼지에 둘러싸인 은하 형성 영역이 주요 구성 요소가 아니라는 결론을 지지한다.