[论文解读] The H-alpha Galaxy Survey II. Extinction and NII corrections to H-alpha fluxes

P. A. James, N. Shane+3 more|ArXiv.org|Oct 15, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 31

一句话总结

该论文通过量化邻近星系中[N ii]污染和内部消光校正，改进了基于H𝛼的恒星形成率（SFR）测量。利用窄带成像和发射线比值，研究发现：[N ii]污染在盘状恒星形成区通常可忽略不计，但在核区被高估；而消光校正——尤其是与类型和倾角相关的校正——显著提高了H𝛼与远红外SFR的一致性，支持H𝛼作为本地宇宙中可靠的SFR指示器。

ABSTRACT

We study the two main corrections generally applied to narrow-band H-alpha fluxes from galaxies in order to convert them to star formation rates, namely for NII contamination and for extinction internal to the galaxy. From an imaging study using narrow-band filters, we find the NII and H-alpha emission to be differently distributed. In most disk star formation regions the NII fraction is small, whereas some galaxies display a diffuse central component which can be dominated by NII emission. We consider explanations for variations in the NII/H-alpha ratio, including metallicity variations and different excitation mechanisms. We then estimate the extinction towards star formation regions in spiral galaxies, firstly using Br-gamma/H-alpha line ratios. We find that extinction values are larger in galaxy nuclei than in disks, and that there is no evidence for heavily dust-embedded regions emerging in the near-IR. We use optical emission line data from the literature to show only a moderate dependence of extinction on inclination, consistent with broad-band photometric studies; typical extinctions are smaller for late-type dwarfs than for spiral types. Finally, we show that the application of type-dependent extinction corrections significantly improves the agreement between star formation rates from H-alpha and IRAS fluxes. This agreement argues against star formation in normal galaxies being dominated by heavily dust-embedded components.

研究动机与目标

• 通过解决两个主要系统性校正问题——[N ii]谱线污染和内部尘埃消光——提高基于H𝛼流量估算的恒星形成率（SFR）的准确性。
• 评估以往基于H𝛼流量的SFR估算是否因未校正的[N ii]发射或严重尘埃遮蔽区域而系统性低估真实恒星形成率。
• 确定基于Br𝛾/H𝛼比值和光学发射线数据推导的消光校正是否与远红外（IRAS）SFR测量结果一致。
• 评估严重尘埃遮蔽的恒星形成区——在H𝛼波段可能不可见——是否在本地星系中占总SFR的主导地位。
• 提供与星系类型和倾角相关的消光校正，以增强H𝛼与远红外SFR之间的一致性。

提出的方法

• 利用拉帕尔马岛上的威廉·赫歇尔望远镜和雅各布斯·卡普坦望远镜，对334个邻近星系进行了窄带H𝛼和R波段成像。
• 使用精心选择的窄带滤光片（全宽半高FWHM为44–55Å），中心波长位于H𝛼，以分离H𝛼和[N ii]发射，实现[N ii]与H𝛼空间分布的解析比较。
• 在部分星系中测量Br𝛾/H𝛼线比值，以估算恒星形成区的消光，尤其关注星系核区和盘面区域。
• 结合来自文献的光学发射线数据，推导出按星系类型和倾角划分的全局H𝛼消光值。
• 对H𝛼流量应用与星系类型和倾角相关的消光校正，并将校正后的SFR与IRAS的远红外SFR进行比较。
• 利用空间解析成像表明，核区光谱测量因[N ii]与H𝛼发射的空间分布差异，显著高估了其对总H𝛼流量的贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 星系中[N ii]发射的空间分布如何与H𝛼发射比较？这种差异是否影响[N ii]污染校正的准确性？
• RQ2 与星系整体测量相比，核区光谱测量在多大程度上高估了[N ii]对总H𝛼流量的贡献？
• RQ3 在不同星系类型和倾角下，H𝛼发射区的典型消光值是多少？Br𝛾/H𝛼比值与光学发射线比值相比如何？
• RQ4 严重尘埃遮蔽的恒星形成区——在H𝛼波段不可见——是否在本地星系中占总SFR的主导地位？
• RQ5 与星系类型和倾角相关的消光校正，在多大程度上改善了基于H𝛼与基于远红外的SFR估算之间的一致性？

主要发现

• [N ii]发射在空间上与H𝛼发射不同，核区测量显著高估了其对总H𝛼流量的贡献，尤其在星系中心区域。
• 在大多数盘状恒星形成区，[N ii]占比很小或可忽略，表明以往的[N ii]校正可能低估了盘状SFR。
• 星系核区的消光值高于盘面区域，且盘面消光值与光学发射线研究结果一致。
• Br𝛾/H𝛼比值中未检测到显著的近红外过量，表明不存在在H𝛼波段不可见的严重尘埃遮蔽恒星形成区。
• 晚期型矮星系的消光校正小于螺旋星系，且应用与星系类型和倾角相关的校正后，H𝛼与IRAS SFR的一致性显著提高。
• 校正后H𝛼与远红外SFR之间的一致性极强，支持结论：在大多数本地星系中，严重尘埃遮蔽的恒星形成并非主导成分。