[논문 리뷰] The H alpha Galaxy Survey V. The star formation history of late-type galaxies

P. A. James, M. Prescott외 1명|ArXiv.org|2008. 04. 14.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 42인용 수 12

한 줄 요약

이 연구는 117개의 늦은 유형의 Im 및 Sm 은하에 대해 H𝛼 및 R-band 광도 측정을 이용하여 별 형성 역사를 분석하며, 그들의 별 형성은 허블 시각 동안 주로 연속적으로 이루어졌음을 발견하였다. 강한 폭발적 형성의 증거는 없었다. 현재의 별 형성률은 오래된 별 집단과 공간적으로 겹치며, 약 138억 년 동안 전체 별 질량을 형성할 수 있었고, 가스 저축은 이 비율을 또 다른 허블 시각 동안 유지할 수 있었다.

ABSTRACT

This study of 117 low-redshift Im and Sm galaxies investigates the star formation rates of late-type galaxies, to determine whether they are quasi-continuous or dominated by bursts with quiescent interludes. We analyse the distribution of star formation timescales (stellar masses/star formation rates) for the entire sample, and of gas depletion timescales for those galaxies with gas mass measurements. We find that, on average, the late-type galaxies studied could have produced their total stellar masses by an extrapolation of their current star formation activity over a period of just under a Hubble time. This is not the case for a comparison sample of earlier-type galaxies, even those with disk-dominated morphologies and similar total stellar masses to the late-type galaxies. The earlier-type galaxies are on average forming their stars more slowly at present than the average rate over their past histories. No totally quiescent Im or Sm galaxies are found, and although some evidence of intrinsic variation in the star formation rate with time is found, this is typically less than a factor of 2 increase or decrease relative to the mean level. The Im and Sm galaxies have extensive gas reservoirs and can maintain star formation at the current rate for more than another Hubble time. The average spatial distribution of star formation in the Im galaxies, and to a lesser extent the Sm galaxies, is very similar to that of the older stellar population traced by the red light.

연구 동기 및 목표

• 늦은 유형의 Im 및 Sm 은하가 연속적인 별 형성 히스토리인지, 또는 폭발 중심의 히스토리인지 여부를 규명하는 것.
• 현재의 별 형성률이 관측된 총 별 질량을 설명할 수 있는지 평가하는 것.
• 현재 별 형성(H𝛼)과 오래된 별 집단(R-band) 간의 공간적 상관관계를 조사하는 것.
• 부두의 존재가 다양한 은하 유형의 별 형성 히스토리에 미치는 영향을 평가하는 것.
• 가스 고갈 시간 상수를 검토하고, 장기적인 별 형성 지속 가능성에 대한 함의를 분석하는 것.

제안 방법

• 총 별 질량을 현재의 별 형성률(SFR)로 나누어 별 형성 시간 상수를 계산하였다(M*/SFR).
• R-band 광도 측정과 은하 별 집단 합성 모델을 사용하여 별 질량과 질량-광도 비율을 추정하였다.
• 관측된 R-K 및 J-K 색소와 모델 예측을 비교하여 질량 추정치와 별 형성 히스토리 가정의 타당성을 검증하였다.
• 현재 별 형성과 오래된 별 형성의 공간 분포를 비교하기 위해 H𝛼 및 R-band 플럭스의 평균 반경 프로파일을 분석하였다.
• Westerbork 관측에서 확보한 H I 질량 측정치를 이용해 가스 고갈 시간 상수를 측정하였다.
• 별 형성률과 가스 고갈 시간 상수의 산란에 대한 통계 분석을 통해 별 형성률의 내재적 변동성을 추론하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 늦은 유형의 은하에서 현재의 별 형성률이 허블 시각 동안 총 별 질량을 형성하는 데 충분한가?
• RQ2 Im 및 Sm 은하의 별 형성 히스토리는 짧은 폭발적 활동에 의해 지배되는가, 아니면 연속적인 활동에 의해 지배되는가?
• RQ3 이 은하들에서 현재 별 형성(H𝛼)과 오래된 별 집단(R-band)의 공간 분포는 어떻게 비교되는가?
• RQ4 가스 저축과 현재 별 형성률의 지속 가능성 사이의 관계는 무엇인가?
• RQ5 디스크 지배 은하에서 부두의 유무가 별 형성 히스토리에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 표본 전체의 평균 별 형성 시간 상수는 약간 미만의 허블 시각(~138억 년)이었으며, 이는 연속적인 별 형성을 시사한다.
• 완전히 정적인 Im 또는 Sm 은하는 발견되지 않았으며, 모든 은하가 측정 가능한 수준의 지속적인 별 형성을 보였다.
• H𝛼 복사의 공간 분포는 R-band 빛 프로파일과 밀도적으로 일치하여 현재와 오래된 별 형성의 공간적 공존을 나타낸다.
• 가스 고갈 시간 상수가 허블 시각을 초과하여, 현재의 별 형성률이 138억 년 이상 지속될 수 있음을 시사한다.
• 별 형성률의 내재적 변동은 평균 대비 약 1.8배 이내로 제한되어 있어, 폭발적 활동성이 낮음을 나타낸다.
• 일정한 별 형성 가정을 기반으로 한 별 집단 합성 모델이 관측된 색소와 질량-광도 비율을 정확히 재현하였다.