[論文レビュー] Massive star formation in Wolf-Rayet galaxies: I. Optical and NIR photometric results

Á. R. López-Sánchez, C. Esteban|arXiv (Cornell University)|Nov 3, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 136被引用数 32

ひとこと要約

本研究では、20個のウルフ＝レイター銀河の深紫外・近赤外画像観測を行い、星形成歴、星族の年齢、形態的特徴を分析した。吸収およびネーブル線放出補正を施したバンド幅色およびHα等価幅を用いて、15〜20対象が明確な相互作用の痕跡を示していることが判明した。また、Hαに基づく星形成率は、多波長推定と整合的であり、若くコンパクトなスターバーストにおいてHαが信頼できる tracer であることが裏付けられた。

ABSTRACT

(Abridged) We have performed a comprehensive multiwavelength analysis of a sample of 20 starburst galaxies that show the presence of a substantial population of massive stars. The main aims are the study of the massive star formation and stellar populations in these galaxies, and the role that interactions with or between dwarf galaxies and/or low surface companion objects have in triggering the bursts. We completed new deep optical and \NIR\ broad-band images, as well as the new continuum-subtracted H$α$ maps, of our sample of Wolf-Rayet galaxies. We analyze the morphology of each system and its surroundings and quantify the photometric properties of all important objects. All data were corrected for both extinction and nebular emission using our spectroscopic data. The age of the most recent star-formation burst is estimated and compared with the age of the underlying older low-luminosity population. The \Ha-based star-formation rate, number of O7V equivalent stars, mass of ionized gas, and mass of the ionizing star cluster are also derived. We found interaction features in many (15 up to 20) of the analyzed objects, which were extremely evident in the majority. We checked that the correction for nebular emission to the broad-band filter fluxes is important in compact objects and/or with intense nebular emission to obtain realistic colors and compare with the predictions of evolutionary synthesis models. The estimate of the age of the most recent star-formation burst is derived consistently. With respect to the results found in individual objects, we remark the strong \Ha\ emission found in IRAS 08208+2816, UM 420, and SBS 0948+532, the detection of a double-nucleus in SBS 0926+606A, a possible galactic wind in Tol 9, and one (two?) nearby dwarf star-forming galaxies surrounding Tol 1457-437.

研究の動機と目的

• ウルフ＝レイター銀河における大質量星形成バーストの発火要因としての銀河相互作用の役割を調査すること。
• 多波長の光度測定および分光測定を用いて、最近のスターバーストの年齢とそれより古い星族の年齢を特定すること。
• ネーブル線放出および吸収補正を施すことにより、正確な星形成率、電離クラスタ質量、電離ガス質量を導出すること。
• 若くコンパクトなスターバーストにおいて、バンド幅光度測定およびHα等価幅が星族の年齢を推定する上でどれほど信頼できるかを評価すること。
• 二重核、銀河風、近接する矮星銀河などの形態的特徴を特定し、それらが相互作用または合体活動を示唆するかを検討すること。

提案手法

• ノルディック光学望遠鏡（NOT）、アイザック・ニュートン望遠鏡（INT）、カラホのCAHAを用いて、深紫外および近赤外バンド幅画像を取得した。
• メンデス（1999）およびミューラー他（2006）の既存データを用いて、POX 4およびNGC 5253を除く全銀河の連続分離Hαマップを作成した。
• 分光測定データを用いて、全バンド幅フラックスを星間吸収およびネーブル線放出に対して補正し、正確な色を得た。
• Salpeter IMFを仮定し、金属量を変化させた状態で、STARBURST99、PEGASE.2、Bruzual & Charlot（2003）の3つの人口合成モデルの予測と観測色を比較した。
• Hα等価幅（W(Hα)）を用いて最近のスターバーストの年齢を推定し、バンド幅色から導出された年齢と比較した。
• 各システムについて、Hαに基づく星形成率、O7V星に相当する星の数、電離ガス質量、電離クラスタ質量を計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ウルフ＝レイター銀河における最近のスターバーストの年齢は何か？ また、それより古い星族の年齢とはどのように異なるか？
• RQ2 潮汐尾、二重核、または近接する矮星銀河といった相互作用特徴は、これらの銀河の星形成特性にどのように影響を与えるか？
• RQ3 ネーブル線放出の汚染はバンド幅光度測定にどの程度影響を及ぼすか？ また、正確な星族モデル化のための補正はどれほど重要か？
• RQ4 コンパクトで若いスターバーストにおいて、Hαに基づく星形成率推定値は、独立した多波長手法とどれほど整合的か？
• RQ5 金属量および初期質量関数（IMF）は、ウルフ＝レイター銀河の観測光度および分光的性質を解釈する上で、どのような役割を果たすか？

主な発見

• 20個中19個の銀河が明確な相互作用特徴を示しており、15〜20個が潮汐尾や近接した伴銀河といった強い形態的痕跡を示している。
• 特にコンパクトでネーブル線放出が強い系では、ネオン線放出補正がバンド幅色の正確な推定に不可欠であり、人口合成モデル化における系統的バイアスを回避するための重要要因である。
• Hαに基づく星形成率は、他の多波長推定と整合的であり、Hαがこれらの系における最近の星形成を信頼できる tracer であることが確認された。
• Hα等価幅から導出された最近のスターバーストの年齢は、STARBURST99モデルと整合的であり、典型的な不確実性は0.1〜0.5 Myrと小さく、バンド幅色推定（2〜5 Myr）よりも顕著に小さい。
• IRAS 08208+2816、UM 420、SBS 0948+532では強いHα放射が検出され、活発な継続的星形成を示している。
• SBS 0926+606Aには二重核が確認され、Tol 9にはおそらく銀河風が存在し、Tol 1457-437は1〜2個の近接する矮星形成銀河と関連している。