[論文レビュー] Starbursts in Barred Spiral Galaxies. III. Definition of a homogeneous sample of Starburst Nucleus Galaxies

T. Contini, S. Considère+1 more|ArXiv.org|Dec 2, 1997

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 3被引用数 38

ひとこと要約

本論文は、紫外線過剰、準赤外線（FIR）放射、およびばりょう構造を用いた選別基準により、ばりょうスパイラル銀河内の均質な221個の発光線領域のサンプルを定義している。そのうち82%は星団爆発核（SBNG）に分類され、中程度のHαおよびFIRの輝度を示しており、外部の相互作用ではなく、内部のばりょう駆動プロセスが、これらの銀河における星団爆発を主に引き起こしていることを示している。

ABSTRACT

This paper presents optical long-slit spectroscopic observations of 105 barred Markarian IRAS galaxies. These observations are used to determine the spectral type of emission-line regions in the nucleus and along the bar of the galaxies, in order to define a homogeneous sample of Starburst Nucleus Galaxies (SBNGs). Our selection criteria have been very efficient for selecting star-forming galaxies, since our sample of 221 emission-line regions includes 82% nuclear or extranuclear starbursts. The contamination by Seyferts is low (9%). The remaining galaxies (9%) are objects with ambiguous classification (HII or LINER). The dust content and Halpha luminosity increase towards the nuclei of the galaxies. No significant variation of the electron density is found between nuclear and bar HII regions. However, the mean Halpha luminosity and electron density in the bar are higher than in typical disk HII regions. We investigate different mechanisms for explaining the excess of nitrogen emission observed in our starburst nuclei. There is no evidence for the presence of a weak hidden active galactic nucleus in our starburst galaxies. The cause of this excess is probably a selective enrichment of nitrogen in the nuclei of the galaxies, following a succession of short and intense bursts of star formation. Our sample of SBNGs, located at a mean redshift of 0.015, has moderate Halpha (10^41 erg/s) and far infrared (10^10 Lsun) luminosities. The types are distributed equally among early- and late-type giant spirals with a slight preference for Sbc/Sc types because of their barred morphology. The majority (62%) of SBNGs are isolated with no sign of gravitational interaction. In terms of distance, luminosity and level of interaction, SBNGs are intermediate between HII galaxies and luminous infrared galaxies.

研究の動機と目的

• 極端または希少な対象を選別することで生じるバイアスがなく、代表的かつ均質な星団爆発核銀河（SBNG）のサンプルを定義すること。
• 厳密な選別基準を適用することで、セイフェルト銀河やその他の活動銀河核からの汚染を最小限に抑えること。
• 重力的相互作用とは独立して、ばりょうが核の星団爆発を引き起こす役割を調査すること。
• 核およびばりょうH II領域における物理的状態（金属量、電子密度、Hαの輝度）を特徴づけること。
• SBNGにおける窒素過剰が、隠れたAGN活動に起因するのか、それとも強烈な星形成爆発に伴う選択的化学的増幅に起因するのかを特定すること。

提案手法

• 核およびばりょうに沿った発光線領域を分析するため、105個のばりょうマークリアンIRAS銀河に対して光学的長スリット分光法を実施した。
• 選別基準として、紫外線過剰（若年で高温の星を示唆）、強力な準赤外線放射（UV放射で加熱されたダストを示唆）、およびばりょう構造（ガスの流入を促進）を適用した。
• 診断線比（例：[O III]/Hβ、[N II]/Hα）を用いて、発光線領域を星団爆発、セイフェルト、H II、LINERに分類した。
• 核領域およびばりょう領域におけるHαの輝度、電子密度、赤色偏移、励起パラメータを測定した。
• スペクトルエネルギー分布および線比分析を用いて、ダスト含有量、金属量勾配、および潜在的な隠れたAGN活動を評価した。
• LEDA、IRAS、および光学/CO観測のアーカイブデータを統合し、星形成率、ガス流出、化学的進化を研究した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 紫外線過剰、FIR放射、およびばりょう構造は、セイフェルト銀河の汚染が最小限に抑えられた純粋な星団爆発銀河をどれほど効果的に選別できるか？
• RQ2 ばりょうスパイラル銀河における核H II領域とばりょうH II領域の間で、物理的状態（電子密度、Hαの輝度、金属量）にどのような差が生じるか？
• RQ3 星団爆発核に観測された窒素過剰は、隠れたAGN活動に起因するのか、それとも強烈な星形成爆発に伴う選択的化学的増幅に起因するのか？
• RQ4 ばりょうスパイラル銀河内の星団爆発銀河は、主に内部のばりょうダイナミクスによって引き起こされるのか、それとも外部の重力的相互作用によって引き起こされるのか？
• RQ5 SBNGの輝度および形状は、H II銀河および明るい準赤外線銀河と比べてどのように異なるか？

主な発見

• 選別基準により、221個の発光線領域の均質なサンプルが成功裏に得られ、そのうち82%が星団爆発に分類され、セイフェルト銀河はわずか9%にとどまり、汚染が低いことが示された。
• Hαの輝度およびダスト含有量（赤色偏移）は、銀河の中心に向かって増加しており、中心部で星形成率が高いことが示された。
• 核H II領域とばりょうH II領域との間で電子密度の有意な差は認められなかったが、典型的なディスクH II領域よりも約3倍高い値を示した。
• ばりょうH II領域の平均Hα輝度は、典型的なディスクH II領域を上回っており、ばりょう銀河における星形成の増強と整合的であった。
• SBNGに弱い隠れたAGNが存在する証拠は得られず、窒素過剰は短時間にわたる強烈な星形成爆発に伴う選択的増幅によるものと考えられる。
• SBNGは、H II銀河と明るい準赤外線銀河の中間の輝度および形状を示しており、62%が孤立しており、重力的相互作用の兆候を示さなかった。