[論文レビュー] A Spitzer view of star formation in early-type galaxies

L. M. Young, G. J. Bendo+1 more|ArXiv.org|Mar 31, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、Spitzer MIPS 24 μm、CO、および電波連続放射の画像を用いて、ガスを豊富に含む早期型銀河において、中赤外発光がAGNや原始星ではなく、進行中の星形成によって主に駆動されていることを示した。形態的およびフラックス比解析により、星形成効率が通常のスパイラル銀河と同等であることが確認され、これらの銀河における低レベルの星形成についてUVおよび光学的証拠を裏付けた。

ABSTRACT

Many early-type galaxies are detected at 24 to 160 micron but the emission is usually dominated by an AGN or heating from the evolved stellar population. Here we present MIPS observations of a sample of elliptical and lenticular galaxies which are rich in cold molecular gas, and we investigate how much of the MIR to FIR emission could be due to star formation activity. The 24 micron images show a rich variety of structures, including nuclear point sources, rings, disks, and smooth extended emission, and comparisons to matched-resolution CO and radio continuum images suggest that the bulk of the 24 micron emission can be traced to star formation. The star formation efficiencies are comparable to those found in normal spirals. Some future directions for progress are also mentioned.

研究の動機と目的

• 分子ガスを豊富に含む早期型銀河における中赤外（24 μm）発光の起源を特定すること。
• これらの銀河において、星形成活動が24 μmおよびFIR発光を支配しているのか、AGNや進化した星々によるものなのかを検証すること。
• 早期型銀河における星形成効率が、通常のスパイラル銀河におけるものと整合しているかどうかを評価すること。
• 分子ガス、24 μm、および電波連続放射発光の形態的およびフラックス比相関関係が星形成の指標としてどのように機能するかを評価すること。
• 早期型銀河における低レベルの星形成に関するUVおよび光学的証拠を観測的に裏付けること。

提案手法

• COを豊富に含む早期型銀河の24 μm画像を、マッチド解像度で取得し、分子ガスおよび電波連続放射分布と比較した。
• CO線幅発光マップ（Young 2002, 2005; Young et al. 2008）を用いて、冷たい分子ガスの構造と表面密度を追跡した。
• 24 μmの形態とCOおよび1.4 GHz電波連続放射マップ（VLA FIRSTおよびLucero & Young 2007）を比較し、空間的相関関係を特定した。
• FIR対電波フラックス比（qパラメータ）を分析し、発光に星形成とAGNの寄与がどのように分かれるかを区別した。
• 24 μmランプランス対全波長ランプランス比（L24μm/LB）を計算し、周囲星間ダストを越えた過剰発光を評価した。
• 24 μm発光の形態的フィット（例：r1/4モデル）を評価し、それらを星の分布およびガス分布と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 COを豊富に含む早期型銀河における24 μm発光は、AGNや進化した星々よりも星形成によってどれほど駆動されているのか？
• RQ2 これらの銀河において、24 μm、CO、および電波連続放射発光の形態的構造はどのように比較されるか？
• RQ3 これらの早期型銀河における星形成効率は、通常のスパイラル銀河と同等であるか？
• RQ4 重力不安定性（例：Toomre型）が、早期型銀河の分子ガス円盤における星形成を誘発する役割を果たすのか？
• RQ5 ガス対ダスト比およびガスと星の運動学的整合性は、分子ガスの起源を明らかにする上で何を示唆するか？

主な発見

• COを豊富に含む早期型銀河における24 μm発光は、星の光や点状核とは相関しないが、分子ガス分布と強い形態的相関を示しており、星形成と関連していることが示された。
• 大多数のCOを豊富に含む銀河のFIR対電波フラックス比（q）は星形成と整合的であり、星形成スパイラル銀河の典型的な値2.34に近く、平均値から2.7σ以内に収まっている。
• COを豊富に含む銀河は、COを貧弱に含む早期型銀河よりも10倍高い24 μmランプランス/光学的ランプランス比（L24μm/LB）を示しており、周囲星間ダストを越えた過剰発光が示唆された。
• 星形成効率が、L24μm/LBおよびqパラメータの傾向が一貫していることから、これらの早期型銀河における星形成効率は通常のスパイラル銀河と同等であると示唆された。
• NGC 2320では、24 μm発光は拡張しているが、ガスや星とは良好に相関せず、電波発光はAGN活動を示唆しているため、星形成は主因ではない。
• データは、近傍の早期型銀河の約15–30％においてUVおよび光学的証拠に基づく進行中の星形成が確認されており、分子ガスがその主な燃料であることを支持している。