[논문 리뷰] The Bar-enhanced Star-formation Activities in Spiral Galaxies

JH Huang, HJ Gu외 4명|arXiv (Cornell University)|1996. 04. 10.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 2인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 FIR에서 가시광선으로의 복사율 비율(L_FIR/L_B)과 IRAS 색색인수(S_25/S_12)를 사용하여 나선은하에서 은하바의 별 형성에 미치는 영향을 조사한다. 연구 결과, 바가 별 형성률을 뚜렷이 증가시키는 것은 초기형 나선은하(S0/a–Sbc)에서만 고적외선 복사율을 가진 경우에 국한되며, 특히 L_FIR/L_B ≥ 1/3일 때이다. 반면, 약한 바를 가진 또는 늦은형 나선은하는 이러한 증가 효과를 보이지 않으며, 바에 의한 별 폭발의 주요 요인은 연료 가용성임을 시사한다.

ABSTRACT

We use the ratio $L_{ m FIR}/L_{ m B}$ and the IRAS color index S$_{25}$/S$_{12}$ (both widely used as indices of relative star formation rates in galaxies) to analyse subsets (containing no known AGNs or merging/interacting galaxies) of: (a) the IRAS Bright Galaxy Sample, (b) galaxies from the optically complete RSA sample which have IRAS detections in all four bands, and (c) a volume-limited IR-unselected sample. We confirm that IR-bright barred (SB) galaxies do, on average, have very significantly higher values of the FIR-optical and S$_{25}$/S$_{12}$ ratios (and presumably, higher relative star formation rates, SFR) than that do unbarred ones; the effect is most obvious in the IR colors. We also confirm that these differences are confined to early-type (S0/a - Sbc) spirals and are not evident among late-type systems (Sc - Sdm). {\it Unlike others, we see no enhancement of the SFR in weakly-barred (SAB) galaxies.} We further confirm that the effect of bars on the SFR is associated with the relative IR luminosity and show that it is detectable only in galaxies with $L_{ m FIR}/L_{ m B}$ $\proxgreat$ 1/3, suggesting that as soon as they have any effect, bars translate their host galaxies into this relatively IR-luminous group. Conversely, for galaxies with $L_{ m FIR}/L_{ m B}$ below$\sim$ 0.1 this luminosity ratio is {\it lower} among barred than unbarred systems, again confirming and quantifying an earlier result. Although there is no simple physical relation between HI content and star formation, a strong correlation of HI content with the presence of bars has been found for early-type spirals with $L_{ m FIR}/L_{ m B}$ $\proxgreat$ 1/3. This suggests that the availability of fuel is the factor determining just which galaxies undergo bar-induced starbursts.

연구 동기 및 목표

• FIR 및 IRAS 지표를 사용하여 은하바가 나선은하의 별 형성률을 증가시키는지 조사하기.
• 은하형태에 따라 바의 영향이 다르게 작용하는지, 특히 초기형과 늦은형 나선은하에서 비교하기.
• 가용 가스(HI 함량)가 바에 의한 별 폭발을 가능하게 하는 역할을 하는지 평가하기.
• 약한 바를 가진(SAB) 은하가 별 형성률이 높아지는지에 대한 이전 연구 결과의 모순을 명확히 하기.
• 바의 영향이 별 형성에 감지되기 시작하는 L_FIR/L_B의 임계값을 정량화하기.

제안 방법

• 세 가지 은하 샘플 분석: IRAS 브라이트 은하 샘플, IRAS 검출가능한 옵티컬 완전 샘플(RSA 샘플), 부피 제한된 IR 비선택 샘플.
• 상대적 별 형성률의 지표로 L_FIR/L_B를 사용하며, 값이 ≥ 1/3이면 별 형성률 향상으로 간주.
• 별 형성 활동의 독립적 지표로 IRAS 색색인수 S_25/S_12를 활용.
• 초기형 나선은하에서 바가 있는(SB)과 없는(S0/a–Sbc) 은하 간 비교 분석을 수행하며, AGN 및 상호작용 시스템은 제외.
• 초기형 나선은하에서 L_FIR/L_B가 높은 경우 HI 함량과 바에 의한 별 형성 간 상관관계 분석.
• 형태학적 유형에 따라 SB, SAB, 그리고 비바 은하 간의 SFR 지표 통계적 비교.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하바의 존재가 나선은하의 별 형성률을 뚜렷이 증가시키는가?
• RQ2 은하바의 별 형성에 대한 영향은 은하형태, 특히 초기형과 늦은형 나선은하에 따라 달라지는가?
• RQ3 L_FIR/L_B의 어떤 임계값에서 바에 의한 별 형성 증가 효과가 감지될 수 있는가?
• RQ4 높은 적외선 복사율을 가진 초기형 나선은하에서 HI 함량과 바에 의한 별 형성 간 상관관계가 있는가?
• RQ5 약한 바를 가진(SAB) 은하가 비바 은하보다 별 형성률이 높은가?

주요 결과

• 바가 있는 초기형 나선은하(S0/a–Sbc)는 비바 은하보다 L_FIR/L_B와 S_25/S_12 비율이 뚜렷이 높으며, 이는 별 형성률 향상을 시사한다.
• 바에 의한 별 형성 증가 효과는 초기형 나선은하에 국한되며, 늦은형 시스템(Sc–Sdm)에서는 관찰되지 않는다.
• 약한 바를 가진(SAB) 은하에서는 별 형성률 향상이 유의미하게 관찰되지 않으며, 일부 이전 연구 결과와 정면으로 배치된다.
• 바에 의한 별 형성 증가 효과는 L_FIR/L_B ≥ 1/3일 때에만 감지될 수 있으며, 이는 바에 의한 별 폭발의 복사율 임계값을 시사한다.
• L_FIR/L_B < 0.1인 경우, 바가 있는 은하에서는 비바 은하보다 오히려 별 형성률이 낮게 나타나, 저복사율 영역에서의 반전 효과가 있음을 시사한다.
• L_FIR/L_B ≥ 1/3인 초기형 나선은하에서만 HI 함량과 바에 의한 별 형성 간 강한 상관관계를 발견하였으며, 이는 가용 가스가 바의 영향력에 결정적인 요소임을 시사한다.