[論文レビュー] Spectroscopic study of blue compact galaxies III. Empirical population synthesis

Xu Kong, S. Charlot+2 more|ArXiv.org|Mar 24, 2003

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 40被引用数 20

ひとこと要約

本研究では、73個の青色コンpakト銀河（BCG）の統合スペクトルに経験的集団合成（EPS）を適用し、星族の性質と星形成歴を制約した。観測された連続スペクトルおよび吸収ラインを、実際の星団スペクトルのライブラリでフィットさせることで、BCGは通常、1 Gyr以上の古い星が顕著に寄与する年齢複合系であることが判明した—これは、それらが初期の星形成爆発（starburst）であるという見方を覆し、代わりに断続的な星形成を繰り返す古い銀河であるという主張を支持するものである。

ABSTRACT

This is the third paper of a series dedicated to the study of the star formation rates, star formation histories, metallicities and dust contents of a sample of blue compact galaxies (BCGs). We constrain the stellar contents of 73 blue compact galaxies by analyzing their continuum spectra and the equivalent widths of strong stellar absorption features using a technique of empirical population synthesis based on a library of observed star-cluster spectra. Our results indicate that blue compact galaxies are typically age-composite stellar systems; in addition to young stars, intermediate-age and old stars contribute significantly to the 5870 A continuum emission of most galaxies in our sample. The stellar populations of blue compact galaxies also span a variety of metallicities. The ongoing episodes of star formation started typically less than a billion years ago. Some galaxies may be undergoing their first global episode of star formation, while for most galaxies in our sample, older stars are found to contribute up to half the optical emission. Our results suggest that BCGs are primarily old galaxies with discontinuous star formation histories. The absorption equivalent widths measured in the synthetic spectra range from typically 1.5 A for Halpha, to 2 -- 5 A for Hbeta, Hgamma, and Hdelta. The implied accurate measurements of emission-line intensities will be used in a later study to constrain the star formation rates and gas-phase chemical element abundances of blue compact galaxies.

研究の動機と目的

• 統合スペクトルを用いて、青色コンパクト銀河（BCG）の星族構成と星形成歴を特定すること。
• 星の進化、初期質量関数（IMF）、化学増幅に関する仮定を避けることで、進化的集団合成の限界を克服すること。
• BCGにおける発光線フラックスの補正に用いるため、バルマー線における基底星の吸収の正確な測定を提供すること。
• ハッブル宇宙望遠鏡（HST）および地上望遠鏡を用いた、近傍BCGの高解像度画像研究と整合性を検証すること。
• 大規模なスペクトロスコピック調査へのEPSの応用を可能にするために、大規模BCGサンプル上でその正確性を検証すること。

提案手法

• 観測された星団スペクトルのライブラリを基底関数として用い、経験的集団合成（EPS）を適用する。
• 観測された連続スペクトルの発光度および強力な星の吸収特徴（例：Hβ、Hγ、Hδ）の等価幅を、星団スペクトルの線形結合でフィットする。
• 特定の初期質量関数（IMF）や進化トレースを仮定せず、実測データに依存する。
• 最良のフィット結果となる星団スペクトルの組み合わせから、若年齢、中年齢、古齢星族の相対的寄与が明らかになる。
• スペクトルフィットの結果を用いて、バルマー線（HαからHδ）における星の吸収の深さを測定し、観測された発光線フラックスの補正が可能になる。
• 近傍BCGの高解像度色mag図（CMD）研究との比較により、手法の妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 青色コンパクト銀河（BCG）の星族における年齢分布は何か？ また、それらは顕著な古い星や中年齢星を含むか？
• RQ2 若年齢の星形成爆発がBCGの統合的光学光の大部分を占めているか、それとも古齢星族からの寄与が顕著か？
• RQ3 特に発光線における基底星の吸収を補正する際に、経験的集団合成フィットがBCGの真の星族構成をどれほど正確に回復できるか？
• RQ4 BCGの星形成歴は、初代の星形成爆発に一致するのか、それとも以前の断続的な星形成の兆候が見られるか？
• RQ5 BCGにおけるチリの減光は観測スペクトルにどのように影響し、このサンプルにおける典型的なレベルは何か？

主な発見

• BCGは通常、1 Gyr以上の古い星が光学的光の40％以上を占める年齢複合系である。
• 大多数のBCGで、中年齢および古齢星族が5870 Åの連続スペクトルに顕著な寄与をしているため、星形成は単一の最近の出来事ではない。
• バルマー線における基底星の吸収は顕著である：Hαの吸収は約1.5 Å、Hβ、Hγ、Hδは通常2–5 Åの深さを示す。
• これらの吸収補正により、純粋な発光線フラックスの正確な測定が可能となり、今後の研究で星形成率やガス相の元素比を特定するのに用いられる。
• 結果は、HSTおよび大口径望遠鏡を用いた近傍BCGの高解像度画像研究とも整合しており、それらでも進化した星族と断続的な星形成歴が確認されている。
• 本サンプルのBCGではチリの減光が通常非常に低いことが判明し、観測された光学スペクトルが集団合成解析に信頼できる根拠であることを支持する。