[논문 리뷰] The Herschel Virgo Cluster Survey. XVIII. Star-forming dwarf galaxies in a cluster environment

M. Grossi, L. K. Hunt외 23명|Research Explorer (The University of Manchester)|2014. 11. 14.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 198인용 수 20

한 줄 요약

이 연구는 허셜 데이터를 활용하여 베르고 은하단 내 140개의 은하 형성 중인 난자은하의 적외선 및 밀리미터파 성질을 분석하여 환경적 영향이-dust, 가스, 은하 형성에 미치는 영향을 평가한다. 연구 결과, H i 가스는 선호적으로 제거되는 반면, 먼지는 덜 영향을 받는 것으로 나타나 먼지 제거에 더 긴 시간 스케일이 필요하며, 은하단 환경이 주로 가스 제거를 통해 은하 형성을 억제한다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

To assess the effects of the cluster environment on the different components of the interstellar medium, we analyse the FIR-submm properties of a sample of star-forming dwarf (SFD) galaxies detected by the Herschel Virgo Cluster Survey (HeViCS). We determine dust masses and dust temperatures by fitting a modified black body (MBB) function to the spectral energy distributions (SEDs). Stellar and gas masses, star formation rates (SFRs), and metallicities are obtained from the analysis of a set of ancillary data. Dust is detected in 49 out of 140 optically identified dwarfs covered by the HeViCS field; considering only dwarfs brighter than $m_B$ = 18 mag, this gives a detection rate of 43%. After evaluating different emissivity indices, we find that the FIR-submm SEDs are best-fit by $β$=1.5, with a median dust temperature $T_d$ = 22.4 K. Assuming $β$=1.5, 67% of the 23 galaxies detected in all five Herschel bands show emission at 500 $μ$m in excess of the MBB model. The excess is inversely correlated with SFR and stellar masses. To study the variations in the global properties of our sample due to environmental effects, we compare the Virgo SFDs to other Herschel surveys, such as KINGFISH, the Dwarf Galaxy Survey (DGS), and the HeViCS bright galaxy catalogue (BGC). We explore the relations between stellar mass and HI fraction, specific SFR, dust fraction, gas-to-dust ratio over a wide range of stellar masses. Highly HI-deficient Virgo dwarf galaxies are mostly characterised by quenched star formation activity and lower dust fractions giving hints for dust stripping in cluster dwarfs. However, we find that the fraction of dust removed has to be less than that of the HI component. Since the Virgo SFDs are likely to be crossing the cluster for the first time, a longer timescale might be necessary to strip the more centrally concentrated dust distribution.

연구 동기 및 목표

• 베르고 은하단의 밀도 높은 환경이 은하 형성 중인 난자은하 샘플의 간성간 매질 성분인 먼지, 가스, 은하 형성에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 원격 적외선 및 밀리미터파 대역에서 스펙트럼 에너지 분포(SEDs)에 수정된 블랙바디 피팅을 통해 먼지 질량과 온도를 산정하기 위해.
• 은하단 환경이 항성 질량, 가스 비율, 먼지 비율, 은하 형성률에 미치는 영향을 분리하기 위해 KINGFISH, DGS, HeViCS BGC 등의 다른 허셜 설문 조사 결과와 비교하기 위해.
• 특히 극도로 H i 가스가 부족한 시스템에서 먼지와 H i 가스의 상대적 제거 효율성을 평가하기 위해.
• 관측된 먼지 대 가스 비율이 먼지 제거 메커니즘과 처음으로 은하단에 진입하는 난자은하의 진화적 시간 스케일에 미치는 영향을 탐색하기 위해.

제안 방법

• HeViCS 영역 내 140개의 광학적으로 식별된 은하 형성 중인 난자은하의 스펙트럼 에너지 분포(SEDs)를 수정된 블랙바디 함수로 피팅하여 먼지 질량과 온도를 유도하였다.
• 다양한 값의 발광 지수 β를 평가하였으며, β = 1.5가 원격 적외선-밀리미터파 SED에 가장 잘 맞아떨어졌고, 이로 인해 먼지 온도의 중앙값은 22.4 K로 도출되었다.
• 500 μm에서의 밀리미터파 초과를 관측된 SED와 모델 예측을 비교하여 정량화하였으며, 5개의 허셜 대역 모두에서 감지된 23개 은하 중 67%가 초과 방출을 보였다.
• 보조 데이터(광학, 전파, ALMA, 적외선)를 활용하여 항성 질량, 가스 질량, 은하 형성률(SFRs), 금속성을 유도하였다.
• 다양한 항성 질량 범위(10⁷–10¹¹ M⊙)에서 외부 설문 조사(KINGFISH, DGS, HeViCS BGC)와 비교하여 베르고 난자은하 샘플의 환경적 영향을 평가하였다.
• 항성 질량, H i 비율, 특별 은하 형성률(sSFR), 먼지 비율, 가스 대 먼지 비율 간의 관계를 분석하여 은하단 환경으로 인한 이격 현상을 규명하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 베르고 은하단의 환경은 은하 형성 중인 난자은하의 먼지 함량과 온도에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 난자은하에서 먼지와 H i 가스의 상대적 제거 효율성은 어떻게 되며, 이는 환경적 변화의 시간 스케일에 대해 어떤 시사점을 갖는가?
• RQ3 극도로 H i 가스가 부족한 은하들이 심각한 가스 손실에도 불구하고 상대적으로 높은 먼지 대 가스 비율을 유지하는 이유는 무엇인가?
• RQ4 베르고 난자은하의 먼지 및 가스 특성은 덜 밀도 높은 환경의 유사한 은하들과 비교해 어떻게 다를까?
• RQ5 난자은하의 初기 상태(예: 처음으로 은하단에 진입하는 경우)는 관측된 환경적 영향이 은하 형성과 간성간 매질 성분에 미치는 역할은 무엇인가?

주요 결과

• 49개의 광학적으로 식별된 난자은하에서 먼지를 검출하였으며, m_B = 18 mag 이하인 은하에서 검출률은 43%였다.
• 샘플의 원격 적외선-밀리미터파 SED는 발광 지수 β = 1.5를 가진 수정된 블랙바디로 가장 잘 맞아떨어지며, 먼지 온도 중앙값은 22.4 K였다.
• 5개의 허셜 대역 모두에서 감지된 23개 은하 중 67%가 500 μm에서 초과 방출을 보였으며, 이는 밀리미터파 초과를 나타내며 은하 형성률과 항성 질량과 반비례하는 경향이 있었다.
• 낮은 β 값에서의 초과 비율은 감소하지만, β 자유 SED 모델링을 적용할 경우 여전히 높은 비율(54%)을 유지하여 초과 검출의 강건성을 시사한다.
• 극도로 H i 가스가 부족한 난자은하는 은하 형성이 억제되고, 먼지 비율이 낮아지며, H i 및 먼지 함량이 감소하여 환경적 억제가 주로 가스 제거를 통해 발생함을 시사한다.
• H i 가스가 부족한 시스템에서도 먼지 대 가스 질량 비율은 높게 유지되며, 이는 먼지 제거가 H i 제거만큼 효율적이지 않다는 것을 의미한다. 이는 H i 가 더 중심에 집중된 먼지 분포보다 더 넓게 퍼져 있기 때문일 것이다.