[論文レビュー] Halpha surface photometry of galaxies in the Virgo cluster. IV: the current star formation in nearby clusters of galaxies

G. Gavazzi, A. Boselli+3 more|ArXiv.org|Sep 30, 2002

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 49

ひとこと要約

本研究は、バービョ、コマ、A1367の銀河団における369個の後期型銀河のH𝛼および近赤外（NIR） photometryを分析し、銀河団中心からの距離とガス含量に応じた現在の星形成を調査する。その結果、中心部で星形成が低下するのは明るいスパイラル銀河（M_p ≲ -19.5）に限られ、ガス欠損銀河は顕著に低い出生率パラメータを示しており、これはラム圧ストリッピングが冷たいガスを除去することで星形成が抑制されることを示している。

ABSTRACT

Halpha+[NII] imaging observations of 369 late-type galaxies in the Virgo cluster and in the Coma/A1367 supercluster are analyzed. They constitute an optically selected sample (m_p<16.0) observed with 60% c.a. completeness.These observations provide us with the current (T<10^7 yrs) star formation properties of galaxies. The expected decrease of the star formation rate (SFR),as traced by the Halpha E.W., with decreasing clustercentric projected distance is found only when galaxies brighter than M_p=-19.5 are considered. We also include in our analysis Near Infrared data, providing us with informations on the old (T>10^9yrs) stars. Put together, the young and the old stellar indicators give the ratio of currently formed stars over the stars formed in the past, or "birthrate" parameter b. We also determine the "global gas content" combining HI with CO observations. We define the "gas deficiency" parameter as the logarithmic difference between the gas content of isolated galaxies of a given Hubble type and the measured gas content.For the isolated objects we find that b decreases with increasing NIR luminosity. The gas-deficient objects, primarily members to the Virgo cluster, have their birthrate significantly lower than the isolated objects with normal gas content and of similar NIR luminosity. This indicates that the current star formation is regulated by the gaseous content of spirals.Whatever mechanism (most plausibly ram-pressure stripping) is responsible for the pattern of gas deficiency observed in spiral galaxies members to rich clusters, it also produces the observed quenching of the current star formation.

研究の動機と目的

• 近隣の豊富な銀河団における後期型銀河の現在の星形成速度（SFR）が、投影された銀河団中心からの距離にどのように依存するかを特定すること。
• H𝛼およびHI/COデータを組み合わせてガス欠損度と出生率パラメータを計算することで、ガス全体の含量が星形成をどのように制御するかを評価すること。
• 同様の光度と形態の孤立銀河と比較することで、環境的要因と固有の銀河性質を分離すること。
• 特にバービョ銀河団において観測された星形成傾向の以前の研究との不一致の原因を調査すること。
• 形態的分離か、スパイラル銀河における固有のSFR抑制か、どちらが密集した銀河団環境における観測された星形成抑制の主因であるかを明確にすること。

提案手法

• メキシコ、フランス、スペインの望遠鏡を用いて、バービョ、コマ、A1367の銀河団およびグレートウォール領域の369個の後期型銀河に対して、H𝛼 + [NII]の狭帯域画像を撮影した。
• 過去約10^7年間の現在の星形成速度（SFR）のトレーサーとして、H𝛼等価幅（E.W.）を測定した。
• H𝛼データと近赤外（NIR）photometryを組み合わせ、古くからの星形成質量（T > 10^9年）を推定し、出生率パラメータ b = SFR / 古い星形成質量 の計算を可能にした。
• HIおよびCO観測を用いて、同じハッブル型をもつ孤立銀河の観測値と期待値との差の対数として定義されるガス欠損度パラメータを計算した。
• ガス欠損度（Def_gas > 0.4）の銀河とガス健全（Def_gas < 0.4）の銀河に分類し、それぞれのSFRおよび出生率パラメータを比較した。
• 銀河団中心からの投影距離（Θ）およびTully-Fisher距離モジュラス（μ₀）を推定し、空間的分布と視線方向の混入の可能性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 近隣の銀河団において、スパイラル銀河の星形成速度（SFR）は、銀河団中心からの投影距離が小さくなるに従って系統的に低下するか？
• RQ2 銀河団環境下で、H𝛼等価幅（SFRのトレーサー）としての現在の星形成速度は、銀河の光度およびガス含量にどのように依存するか？
• RQ3 観測された星形成抑制が、他の環境的メカニズムではなくガス欠損度に起因する程度はどの程度か？
• RQ4 バービョ銀河団中心部に存在するガス健全で星形成活発な銀河は、物理的に銀河団に属しているのか、それとも投影上での前後景の対象なのか？
• RQ5 同様の形態的タイプの孤立銀河と銀河団銀河において、出生率パラメータbとNIR光度の関係は何か？

主な発見

• H𝛼等価幅（SFRの代理指標）が銀河団中心からの距離が小さくなるに従って低下するという予想は、M_p ≈ -19.5より明るい銀河にのみ観測された。それより暗い銀河では、傾向が見られなかったり、逆転する傾向を示した。
• 孤立銀河では、出生率パラメータbがNIR光度とともに減少しており、これは質量が小さい銀河が過去の星形成に対して現在の星形成速度が相対的に高いことを示している。
• バービョ銀河団におけるガス欠損銀河は、同様のNIR光度をもつ孤立銀河と比較して顕著に低い出生率パラメータを示しており、ガス含量が現在の星形成を直接制御していることが示された。
• 銀河団スパイラル銀河における星形成の抑制は、ガス欠損度と強く相関しており、これはラム圧ストリッピングがガスの除去とSFR抑制の両方を引き起こす主要因であることを示唆している。
• バービョ銀河団中心部に存在するガス健全で星形成活発な銀河の顕著な割合は、ガス欠損銀河と比較してTully-Fisher距離モジュラスμ₀ ≈ 31.77に位置しており、約1マグニチュード遠く、ガス欠損銀河（μ₀ ≈ 30.85）よりも遠方にある。これは、それらが物理的に銀河団に属するのではなく、前後景の雲に属する可能性が高いことを示している。
• クラスタと孤立銀河との間でH𝛼光度関数に顕著な差がないことから、星形成銀河の総数はクラスタ内でも減少していないが、最も密集した領域では単位質量あたりのSFRが抑制されていることが示された。