[논문 리뷰] The H alpha Galaxy Survey VII. The spatial distribution of star formation within disks and bulges

P. A. James, Charlotte Bretherton외 1명|arXiv (Cornell University)|2009. 04. 28.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 64인용 수 34

한 줄 요약

이 연구는 313개의 근접한 S0a–Im 은하에서 항성 형성(수소-𝛼 방출을 통한)과 노령 항성 집단(R-대역 이미징을 통한)의 공간 분포를 분석하여 현재의 항성 형성 비율이 기저의 항성 질량 분포와 같은 반경 프로파일을 따르는지 평가한다. 결과적으로, 부두/바의 영향으로 인한 중심부의 낮아짐을 제외하면, H𝛼와 R-대역 프로파일은 은하 유형 간에 놀랍도록 유사한데, 이는 항성 질량이 형태가 일정하게 축적되며 내부에서부터 성장하거나 외부에서 잘리지 않는다는 것을 시사한다. 특히 SBb 은하에서 바의 영향으로 중심 피크와 약 0.45 r24 부근의 외부 피크를 가진 항성 형성 프로파일이 뚜렷하게 나타난다.

ABSTRACT

We analyse the current build-up of stellar mass within the disks and bulges of nearby galaxies through a comparison of the spatial distributions of forming and old stellar populations. H alpha and R-band imaging are used to determine the distributions of young and old stellar populations in 313 S0a - Im field galaxies out to 40 Mpc. Concentration indices and mean normalised light profiles are calculated as a function of galaxy type and bar classification. The mean profiles and concentration indices show a strong and smooth dependence on galaxy type. Apart from a central deficit due to bulge/bar light in some galaxy types, mean H alpha and R-band profiles are very similar. Mean profiles within a given type are remarkably constant even given wide ranges in galaxy luminosity and size. SBc, SBbc and particularly SBb galaxies have profiles that are markedly different from those of unbarred galaxies. H alpha emission from SBb galaxies is studied in detail; virtually all show resolved central components and concentrations of star formation at or just outside the bar-end radius. In these galaxies, star formation has the same radial distribution as R-band light, i.e. stellar mass is building at approximately constant morphology, with no strong evidence for outer truncation or inside-out disk formation. (Abridged.)

연구 동기 및 목표

• 디스크 및 불규칙 은하에서 현재의 항성 형성 반경 분포가 오래된 항성 집단의 분포와 일치하는지 평가하기 위해.
• 은하 유형과 바의 형태가 항성 형성의 공간 분포에 어떻게 영향을 미치는지 조사하기 위해.
• 내부에서부터 성장하거나 외부에서 잘리는 모델이 현재의 항성 형성 프로파일에 의해 지지되는지 평가하기 위해.
• 바가 항성 형성 및 오래된 항성 빛의 반경 프로파일을 어떻게 형성하는지 검토하기 위해.

제안 방법

• 313개의 필드 은하에서 약 40 Mpc까지의 범위에서 H𝛼 및 R-대역 이미징을 사용하여 젊은(항성 형성 중인) 및 오래된 항성 집단을 추적하였다.
• 각 은하 유형과 바 분류에 따라 양측에서 빛의 중심 집중도를 정량화하기 위해 농도 지수를 계산하였다.
• 광도 및 크기의 변동성에 기인한 산란을 최소화하기 위해 각 은하 유형 내에서 평균 정규화된 빛 프로파일을 유도하였다.
• SBb 은하의 개별 H𝛼 프로파일을 상세히 분석하여 중심 피크 및 외부 피크와 같은 구조적 특징을 식별하였다.
• T-유형(S0a에서 Im까지) 간의 프로파일을 비교하여 항성 형성 형태의 체계적 추세를 파악하였다.
• 부두/바의 빛 오염을 고려하기 위해 H𝛼 및 R-대역 프로파일을 비교하였으며, 중심의 낮아짐을 오래된 집단의 징후로 식별하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 근접한 디스크 및 불규칙 은하에서 현재의 항성 형성 반경 분포(H𝛼)가 오래된 항성 집단(R-대역)과 일치하는가?
• RQ2 은하 유형(T-유형)이 항성 형성 및 오래된 항성 빛의 공간 분포에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 바가 특히 SBb 은하에서 항성 형성의 반경 프로파일을 어느 정도 변화시키는가?
• RQ4 H𝛼 및 R-대역 빛에 대해 지수 프로파일에서의 체계적 이탈이 있는가, 그리고 그것이 디스크 성장 메커니즘에 무엇을 시사하는가?
• RQ5 현재 항성 형성 분포에서 내부에서부터 성장하거나 외부에서 잘리는 디스크 성장 모델에 대한 증거가 있는가?

주요 결과

• 평균 H𝛼 및 R-대역 빛 프로파일은 은하 유형 간에 매우 유사하며 중심 집중도의 미세한 차이 외에는 거의 일치하여, 항성 형성이 기저의 항성 질량의 반경 형태를 따르고 있음을 시사한다.
• большин수 은하 유형에서 R-대역 프로파일 대비 H𝛼 프로파일의 중심부에 낮아짐이 관측되며, 이는 부두 및 바의 빛이 중심부의 H𝛼 방출을 억제하는 징후로 해석된다.
• SBb 은하는 뚜렷한 이중 성분 프로파일을 보이며, 해상도가 높은 중심 피크(총 H𝛼 유량의 약 10%)와 약 0.45 r24 부근의 외부 피크(총 항성 형성 활동의 최소 20%)를 포함한다.
• SBb 은하의 외부 피크는 내부 고리가 예상되는 반경과 유사하거나 略로 더 큰 반경에 위치하여, 강력한 바에 의한 가스 유입과 국소적 항성 형성의 가능성을 시사한다.
• 모든 T-유형에서 R-대역 프로파일 대비 H𝛼 프로파일의 외부 잘림 현상에 대한 증거는 발견되지 않아, 디스크 성장의 외부 잘림 모델을 반박한다.
• 동일한 T-유형에서 프로파일 형태는 빛의 세기, 크기, 거리의 광범위한 변동에도 불구하고 최소한의 산란을 보이며, 항성 형성 분포의 형태학적 일관성이 매우 높다는 것을 시사한다.