[論文レビュー] Massive star formation in Wolf-Rayet galaxies. V: Star formation rates, masses and the importance of galaxy interactions

Á. R. López-Sánchez|arXiv (Cornell University)|May 5, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 280被引用数 42

ひとこと要約

本研究では、20個のウルフ・レイター星間銀河を、多波長データを用いて星形成率、質量、および相互作用の役割を評価する。銀河の相互作用、特に低光度の矮星またはH I雲との相互作用が、強力な星形成爆発を引き起こす上で極めて重要であることが判明した。17〜20個の銀河で明確な相互作用の兆候が観測され、Calzettiら（2007年）のHαを用いた星形成率（SFR）の校正法が、最も信頼性が高いことが確認された。

ABSTRACT

(Abridged) We have performed a comprehensive analysis of a sample of 20 starburst galaxies, most of them classified as Wolf-Rayet galaxies. In this paper, the last of the series, we analyze the global properties of our galaxy sample using multiwavelength data (X-ray, FUV, optical, NIR, FIR, and radio). The agreement between our Ha-based SFR and those provided by indicators at other wavelengths is remarkable, but we consider that the new Ha-based calibration provided by Calzetti et al. (2007) should be preferred over older calibrations. The FUV-based SFR provides a powerful tool to analyze the star-formation activity in both global and local scales independently to the Ha emission. We provide empirical relationships between the ionized gas mass, neutral gas mass, dust mass, stellar mass, and dynamical mass with the B-luminosity. Although all mass estimations increase with increasing luminosity, we find important deviations to the general trend in some objects, that seem to be consequence of their particular evolutionary histories. We investigate the mass-metallicity relations and conclude that both the nature and the star-formation history are needed to understand the relationships between both properties. The majority of the galaxies follow a Schmidt-Kennicutt scaling law of star-formation that agrees with that reported in individual star-forming regions within M~51 but not with that found in normal spiral galaxies. We found a relation between the reddening coefficient and the warm dust mass indicating that the extinction is mainly internal to the galaxies. Considering all data, we found that 17 up to 20 galaxies are clearly interacting or merging with low-luminosity dwarf objects or HI clouds. We conclude that interactions do play a fundamental role in the triggering mechanism of the strong star-formation activity observed in dwarf starburst galaxies.

研究の動機と目的

• Hα、FUV、電波、FIRデータを含む多波長指標を用いて、ウルフ・レイター星間銀河における星形成率（SFR）を特定すること。
• イオン化ガス質量、中性ガス質量、ダスト質量、恒星質量、動的質量を推定し、それらがBバンド光度とどのようにスケーリングするかを評価すること。
• 銀河の相互作用や合体が矮星銀河における星形成爆発を引き起こす役割を調査すること。
• 質量-金属量関係およびSFR-質量関係を検討し、観測結果と閉じたボックスモデルを比較検証すること。
• SFRキャリブレーションの信頼性を評価し、深さのある多波長データが相互作用の特徴を検出する上でいかに重要であるかを検討すること。

提案手法

• 自らの観測と文献から得た、Hα輝度、BバンドおよびHバンドの等級、X線、FUV、FIR、H I 21 cm線、および1.4 GHz電波連続体測定値を収集・統合した。
• Hα、FUV、電波/FIR指標を用いてSFRを計算し、Calzetti ら（2007年）および古いキャリブレーションと比較した。
• Bバンド等級とのスケーリング関係を用いて、経験的関係式を用いて質量推定値（イオン化ガス、中性ガス、ダスト、恒星、動的質量）を導出した。
• 星形成歴および化学進化モデルを組み込んだ質量-金属量関係を分析した。
• SFRとガス質量を用いてシュミット＝ケニクット関係をテストし、スパイラル銀河および矮星銀河と比較した。
• 赤端係数と温ダスト質量を用いて減光を評価し、閉じたボックスモデルの予測と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Hαを用いたSFRは他のSFR指標とどの程度一致するか。また、どのキャリブレーションが最も信頼性が高いか。
• RQ2 イオン化ガス、中性ガス、ダスト、恒星、動的質量はBバンド光度とどのようにスケーリングするか。また、その傾向から逸脱する要因は何か。
• RQ3 銀河の相互作用や合体が、ウルフ・レイター星間銀河における星形成爆発を引き起こす役割を果たすか。
• RQ4 観測された銀河はシュミット＝ケニクット関係に従うか。通常のスパイラル銀河や矮星銀河と比較するとどうか。
• RQ5 質量-金属量関係は、星形成歴および環境的要因をどの程度反映しているか。

主な発見

• Hαを用いたSFRは他の指標と優れた一致を示し、Calzetti ら（2007年）のHαキャリブレーションが古くからのものよりも優れていることが判明した。
• FUVを用いたSFRは、グローバルおよび局所スケールの星形成を強力に独立して探査する手段を提供する。
• 20個の銀河のうち17〜20個が、低光度の矮星またはH I雲との明確な相互作用または合体の兆候を示しており、深さのある光学分光法とH Iデータによってのみ検出可能である。
• 多数の銀河がシュミット＝ケニクットスケーリング関係に従っており、M51の星形成領域と一致するが、通常のスパイラル銀河とは一致せず、矮星銀河はSFR効率が高めである。
• 赤端係数と温ダスト質量の相関関係から、減光は主に内部由来であると示唆された。
• 閉じたボックスモデルとの比較から、環境要因および相互作用の影響が、これらの銀河の化学進化において極めて重要であることが示された。