[논문 리뷰] The Stellar Populations of HII galaxies: A tale of three bursts

Eduardo Telles, Jorge Melnick|arXiv (Cornell University)|2018. 03. 07.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 82인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 1,800개의 SDSS HII 은하의 은하계 별 집단을 모델링하기 위해 CIGALE를 사용해 UV에서 중간 적외선에 이르는 SED 피팅을 수행하였으며, 은하의 은하 형성 역사를 세 번의 폭발으로 가장 잘 기술할 수 있음을 발견하였다: 최근에 발생한 밝지만 질량이 낮은 폭발(몇 밀리온 년 전), 중간 연령의 폭발(~수백 밀리온 년 전), 그리고 오래된 성분(100억 년 전). 핵심 결과는 현재의 은하 폭발이 총 별 질량의 3% 미만을 차지하며, 대부분의 질량은 과거의 사건들에서 형성되었고, Hβ 광도는 오직 젊은 별의 질량에만 의존함을 시사하며, 질량이 큰 별들에 대해 보편적인 질량 함수(IMF)가 존재함을 시사한다.

ABSTRACT

We present a UV to mid-IR spectral energy distribution study of a large sample of SDSS DR13 HII galaxies. These are selected as starburst (EW(H$α) > 50$Å) and for their high excitation locus in the upper-left region of the BPT diagram. Their photometry was derived from the cross-matched GALEX, SDSS, UKDISS and WISE catalogues. We have used CIGALE modelling and SED fitting routine with the parametrization of a three burst star formation history, and a comprehensive analysis of all other model parameters. We have been able to estimate the contribution of the underlying old stellar population to the observed equivalent width of H$β$ and allow for more accurate burst age determination. We found that the star formation histories of HII Galaxies can be reproduced remarkably well by three major eras of star formation. In addition, the SED fitting results indicate that: i) in all cases the current burst produces less than a few percent of the total stellar mass: the bulk of stellar mass in HII galaxies have been produced by the past episodes of star formation; ii) at a given age the H$β$ luminosity depends only on the mass of young stars favouring a universal IMF for massive stars; iii) the current star formation episodes are {\it maximal} starbursts, producing stars at the highest possible rate.

연구 동기 및 목표

• 다중 파장 SED 피팅을 통해 HII 은하의 별 집단 구성 요소를 이해하기 위해.
• 노란 별 집단의 오염로 인한 Hβ 등화폭(ew(Hβ))의 편향을 해결하기 위해.
• HII 은하의 은하 형성 역사를 단순한 세 번의 폭발 모델로 기술할 수 있는지 확인하기 위해.
• 극한의 은하 폭발에서 질량이 큰 별들에 대한 初기 질량 함수(IMF)의 보편성 여부를 평가하기 위해.
• 세 번의 폭발 모델이 은하 형성 은하의 주성분선과 관련된 의미를 어떻게 평가할 수 있는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 교차 매칭된 GALEX, SDSS, UKIDSS, WISE 카탈로그에서 다중 파장 광도를 추출하였다.
• 세 번의 폭발 은하 형성 역사를 매개변수화한 CIGALE SED 피팅을 사용하였다.
• 모델은-dust 감쇠, 이온화 성분 방출, 별 집단 합성에 대한 종합적인 처리를 포함하였다.
• 기존의 ew(Hβ)를 오래된 별 집단의 오염으로부터 보정하기 위해 보정 인자 (1 + fr)를 유도하였다.
• 질량이 큰 별들에 대해 IMF는 보편적이라고 가정하였으며, case B 광이온화를 통해 이온화 광자 탈출율을 제약하였다.
• 피팅 과정에서 각 사건의 폭발 연령과 별 질량을 별도로 추정할 수 있도록 하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HII 은하의 별 집단 성질은 세 번의 폭발 은하 형성 역사를 사용하여 정확하게 모델링될 수 있는가?
• RQ2 관측된 Hβ 등화폭은 기저의 오래된 별 집단에 의해 어느 정도 편향을 받는가?
• RQ3 HII 은하의 총 별 질량에서 현재의 은하 폭발이 기여하는 비율은 얼마인가?
• RQ4 Hβ 광도는 오직 젊은 별의 질량에만 의존하는가? 이는 질량이 큰 별들에 대해 보편적인 IMF를 의미하는가?
• RQ5 HII 은하의 은하 형성 속도와 SED 성질은 은하 형성 은하의 주성분선과 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• HII 은하의 현재 은하 폭발은 총 별 질량의 3% 미만을 기여하며, 대부분의 질량이 과거의 사건들에서 형성되었음을 시사한다.
• 오래된 별 집단에 의한 ew(Hβ) 오염에 대한 보정 인자 (1 + fr)는 1.5에서 2.5 사이로 변동하며, 젊은 폭발의 정확한 연령 추정이 가능하다.
• 세 번의 폭발 모델은 HII 은하의 UV에서 중간 적외선에 이르는 SED에 대해 뛰어난 피팅을 제공하며, 오래된(100억 년), 중간 연령(~수백 밀리온 년), 최근(~수 밀리온 년) 폭발이 주요 구성 요소로 작용한다.
• 같은 연령에서 Hβ 광도는 오직 젊은 별의 질량에만 의존하며, 이는 질량이 큰 별들에 대해 보편적인 IMF가 존재함을 지지한다.
• HII 은하의 현재 은하 형성 속도는 Hα Kennicutt 관계에 의해 예측된 것보다 평균적으로 3배 높으며, 극한의 은하 폭발에서는 더 급격하고 강력한 주성분선을 나타낸다.
• 이온화 성분의 탈출율은 낮으며, case B 광이온화와 일치하며, 대부분의 라이만 연속 광자가 HII 영역에서 흡수됨을 시사한다.