[논문 리뷰] Far infrared and Ultraviolet emissions of individual galaxies at z=0: selection effects on the estimate of the dust extinction

V. Buat, J. Donas외 2명|arXiv (Cornell University)|1999. 11. 05.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 근처 은하(z=0)의 적외선 원거리(FIR) 및 자외선(UV) 복사원을 분석하여-dust 투과도 추정치에 영향을 미치는 선택 효과를 평가한다. IRAS 및 FOCA 데이터를 사용하여 FIR 대 UV 복사원 비율이 빛의 세기와 함께 증가하는 것으로 밝혀졌으며, 이는 60 µm 복사원 세기의 10배 증가에 따라 UV 투과도가 약 0.5 magnitudes 증가함을 시사한다. 또한, 전체 국지 별 형성률 밀도는 0.03 ± 0.01 h M☉/yr/Mpc³로 추정되며, 이는 0.2 µm에서의 전반적 투과도 0.75 magnitudes에 해당한다.

ABSTRACT

We have cross-correlated Far Infrared (IRAS) and UV (FOCA) observations of galaxies to construct a sample of FIR selected galaxies with a UV observation at 0.2 microns. The FIR and UV properties of this sample are compared to the mean properties of the local Universe deduced from the luminosity distributions at both wavelengths. Almost all the galaxies of our sample have a FIR to UV flux ratio larger than the ratio of the FIR and UV luminosity densities, this effect becoming worse as the galaxies become brighter: the increase of the UV (0.2 microns) extinction is about 0.5 mag per decade of FIR (60 microns) luminosity. Quantitative star formation rates are estimated by adding the contribution of the FIR and UV emissions. They are found consistent with the corrections for extinction deduced from the FIR to UV flux ratio. A total local volume-average star formation rate is calculated by summing the contribution of the FIR and UV wavelengths bands. Each band contributes for an almost similar amount to the total star formation rate with rho_{SFR} = 0.03 +/- 0.01 h M solar/yr/Mpc^3 at z=0. This is equivalent to a global extinction of 0.75 mag to apply to the local luminosity density at 0.2 microns. The trend of a larger FIR to UV flux ratio for a larger FIR luminosity found for our sample of nearby galaxies is extended and amplified toward the very large FIR luminosities when we consider the galaxies detected by ISOCAM in a CFRS field and the Ultra Luminous Infrared Galaxies at low and high redshift. A UV extinction is tentatively estimated for these objects.

연구 동기 및 목표

• FIR로 선택된 은하 샘플에서의 선택 효과가 UV 관측치로부터 먼지 투과도 추정치에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 국지 은하(z=0)에서 FIR 복사원과 UV 투과도 간의 관계를 정량화하기 위해.
• 먼지 감쇠를 보정하기 위해 FIR 및 UV 복사원을 조합하여 일관된 별 형성률(SFRs)을 유도하기 위해.
• 관측된 복사원 비율 증가 추세(FIR/UV 비율 증가)를 더 높은 적색편이 및 더 높은 복사원을 가진 시스템, 예를 들어 ULIRGs 및 ISOCAM로 탐지된 은하로 확장하기 위해.
• FIR 및 UV 데이터를 통합하여 국지 UV 복사원 밀도에 대한 전반적 투과도 보정치를 추정하기 위해.

제안 방법

• IRAS의 적외선 원거리 데이터와 FOCA의 자외선 관측치를 교차 비교하여 0.2 µm 자외선 복사원을 포함한 FIR로 선택된 은하 샘플을 구축함.
• 선택된 샘플의 FIR 대 UV 복사원 비율을 국지 복사원 밀도 비율과 비교하여 체계적 편향을 평가함.
• 표준 투과도 법칙을 가정하고, 먼지가 없을 경우 일정한 UV 대 FIR 복사원 비율을 기반으로 복사원 비율을 이용해 먼지 투과도를 추정함.
• FIR 및 UV 복사원 기반 기여도를 합산하여 총 별 형성률(SFRs)을 계산하고, 복사원 비율에서 유도된 투과도 보정치를 적용함.
• CFRS 영역 내 ISOCAM로 탐지된 은하 및 고적색편이 ULIRGs에 분석을 확장하여 추세의 신뢰성 검증함.
• 양측 대역의 기여도를 통합하여 국지 UV 복사원 밀도에 대한 전반적 투과도 보정치 0.75 mag를 유도함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 FIR로 선택된 샘플에서의 선택 효과는 국지 은하에서 UV 자료로부터 먼지 투과도 추정치에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 근처 은하에서 UV 투과도는 FIR 복사원에 따라 어떻게 달라지며, 이 관계는 복사원에 따라 비례하는가?
• RQ3 먼지 보정 후 FIR 및 UV 복사원을 통합하면 일관된 별 형성률 추정치를 얻을 수 있는가?
• RQ4 관측된 복사원 비율 증가 추세(FIR/UV 비율 증가)는 ULIRGs 및 고적색편이 은하와 같은 더 높은 복사원 시스템에서도 유지되는가?
• RQ5 FIR 및 UV 데이터를 사용하여 먼지 투과도를 보정한 후, 총 국지 체적 평균 별 형성률 밀도는 얼마인가?

주요 결과

• 샘플의 FIR 대 UV 복사원 비율은 국지 복사원 밀도 비율보다 체계적으로 높으며, 이는 더 높은 투과도를 가진 시스템으로의 선택 편향을 시사한다.
• 60 µm 복사원 세기의 10배 증가에 따라 UV 투과도는 약 0.5 magnitudes 증가하며, 이는 강한 복사원 의존성 투과도 추세를 보여준다.
• FIR 및 UV 복사원의 합산 기반으로 유도된 별 형성률은 FIR 대 UV 복사원 비율을 이용한 보정된 추정치와 일관되며, 이는 방법의 타당성을 검증한다.
• 총 국지 별 형성률 밀도는 0.03 ± 0.01 h M☉/yr/Mpc³이며, 각 대역(FIR 및 UV)이 총 SFR에 거의 동일한 기여를 한다.
• 0.2 µm에서 국지 UV 복사원 밀도에 대한 유도된 전반적 투과도 보정치는 0.75 mag이며, 관측된 복사원 비율 추세와 일관된다.
• 고복사원 시스템, 특히 ULIRGs 및 CFRS 영역 내 ISOCAM로 탐지된 은하에서는 복사원 증가에 따른 FIR/UV 복사원 비율 증가 추세가 더욱 뚜렷하게 나타나며, 이는 강력한 복사원-투과도 관계를 시사한다.