[論文レビュー] Star formation and dust extinction properties of local galaxies from AKARI-GALEX All-Sky Surveys: First results from most secure multiband sample from FUV to FIR

Tsutomu T. Takeuchi, V. Buat+6 more|arXiv (Cornell University)|Dec 27, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 42

ひとこと要約

本研究は、AKARI-GALEX 全天サーベイから、赤方偏移 z < 0.15 の 607 個の局所銀河の安全でマルチウェーブレングスなサンプルを提示する。FUV から FIR までの光度測定を統合し、星形成とチリの消光を分析する。チリ減光は、L_TIR/L_FUV 比によって定量化され、星形成速度と相関しないが、星質量と強く相関しており、特に高星形成速度（>20 M⊙ yr⁻¹）の銀河では、チリが星形成のより大きな割合を遮蔽していることが明らかになった。

ABSTRACT

The AKARI All-Sky Survey provided the first bright point source catalog detected at 90um. Starting from this catalog, we selected galaxies by matching AKARI sources with those in the IRAS PSCz. Next, we have measured total GALEX FUV and NUV flux densities. Then, we have matched this sample with SDSS and 2MASS galaxies. By this procedure, we obtained the final sample which consists of 607 galaxies. If we sort the sample with respect to 90um, their average SED shows a coherent trend: the more luminous at 90um, the redder the global SED becomes. The M_r--NUV-r color-magnitude relation of our sample does not show bimodality, and the distribution is centered on the green valley between the blue cloud and red sequence seen in optical surveys. We have established formulae to convert FIR luminosity from AKARI bands to the total infrared (IR) luminosity L_TIR. With these formulae, we calculated the star formation directly visible with FUV and hidden by dust. The luminosity related to star formation activity (L_SF) is dominated by L_TIR even if we take into account the far-infrared (FIR) emission from dust heated by old stars. At high star formation rate (SFR) (&gt; 20 Msun yr^-1), the fraction of directly visible SFR, SFR_FUV, decreases. We also estimated the FUV attenuation A_FUV from FUV-to-total IR (TIR) luminosity ratio. We also examined the L_TIR/L_FUV-UV slope (FUV- NUV) relation. The majority of the sample has L_TIR/L_FUV ratios 5 to 10 times lower than expected from the local starburst relation, while some LIRGs and all the ULIRGs of this sample have higher L_TIR/L_FUV ratios. We found that the attenuation indicator L_TIR/L_FUV is correlated to the stellar mass of galaxies, M*, but there is no correlation with specific SFR (SSFR), SFR/M*, and dust attenuation L_TIR/L_FUV. (abridged)

研究の動機と目的

• FUV から FIR までの波長をカバーする代表的でマルチウェーブレングスな局所銀河サンプルを構築し、星形成およびチリ消光の偏りのない研究を可能にする。
• UV（GALEX）と FIR（AKARI）データを統合することで、チリ消光による星形成速度（SFR）推定の限界を克服する。
• FIR 光度を全赤外光度（L_TIR）にキャリブレーションし、正確な星形成速度（SFR）推定を可能にする。
• 局所の星形成銀河におけるチリ減光が星質量および特有星形成速度（SSFR）にどのように依存するかを調査する。
• Herschel サーベイなどの今後の高赤方偏移研究やサーベイの基準となる SED 特性を確立するための基準サンプルを提供する。

提案手法

• AKARI 90 μm 源を IRAS PSCz と照合し、さらに SDSS および 2MASS カタログと照合することで、776 個の銀河の主要サンプルを構築した。
• GALEX 全天サーベイデータから FUV および NUV フラックスを抽出するためのカスタム光度測定ソフトウェアを開発した。
• SDSS における前方星の汚染を除外した結果、607 個の銀河からなる「安全サンプル」を定義した。
• SED フィッティングから得られた経験的式を用いて、AKARI FIR バンドを全赤外光度（L_TIR）にキャリブレーションした。
• L_TIR/L_FUV 比を A_FUV の代理指標として用い、星質量および特有星形成速度（SSFR）との相関を分析した。
• SDSS r バンドの明るさおよび光度測定を用いて、星質量（M*）および特有星形成速度（SSFR = SFR/M*）を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 90 μm 光度と関連して、局所銀河のスペクトルエネルギー分布（SED）はどのように変化するか。また、チリ赤方偏移に一貫した傾向があるか。
• RQ2 星形成銀河の FUV 光度は、どれほどチリによって遮蔽されているか。また、星形成速度および星質量に依存するか。
• RQ3 チリ減光の指標として用いられる L_TIR/L_FUV 比は、局所銀河において特有星形成速度（SSFR）または星質量と相関するか。
• RQ4 安全サンプルの性質は、局所サーベイにおける光学的色-明るさ関係（青シーケンス、赤シーケンス、グリーンバレー）とどのように比較できるか。
• RQ5 AKARI FIR データを信頼性高く L_TIR に変換できるか。これにより、局所銀河における正確な星形成速度推定が可能になるか。

主な発見

• 安全サンプルの 607 個の銀河は、赤方偏移 z < 0.15 をカバーしており、90 μm 光度は 10⁶ から 10¹² L⊙ の範囲にあり、ピークは 10¹⁰ L⊙ に位置する。
• 平均 SED には一貫した傾向が見られる：90 μm でより明るい銀河は、全体の SED が赤くなる傾向があり、これは強力なチリ放射および消光を示している。
• NUV−r 対 Mr の色-明るさ関係は単峰性であり、グリーンバレーに集中しており、純粋に光学的なサーベイで観測される二峰性構造を示さない。
• L_TIR/L_FUV 比（チリ減光の指標として用いられる）は、星質量 M* と強く相関するが、特有星形成速度（SSFR）とは相関しない。
• 高 SFR（>20 M⊙ yr⁻¹）の状態では、FUV で直接観測可能な星形成の割合（SFR_FUV）が顕著に減少しており、チリ遮蔽が増加していることが示唆される。
• 多くの銀河では、L_TIR/L_FUV 比がローカルの星形成暴発関係で予測される値よりも 5～10 倍低いが、本サンプル内の LIRG や ULIRG では比が高くなっており、チリ含量や幾何的構造の増加と整合的である。