[論文レビュー] The H alpha Galaxy Survey VII. The spatial distribution of star formation within disks and bulges

P. A. James, Charlotte Bretherton+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 28, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 64被引用数 34

ひとこと要約

本研究では、313個の近傍S0a–Im銀河における星形成（H𝛼線による）と古くからの星形成銀河（Rバンド画像による）の空間的分布を分析し、現在の星形成が、その下伏せの星質量の同じ径方向分布に従っているかどうかを評価した。中心部のバルジやバーによる低下を除けば、H𝛼とRバンドのプロファイルは、銀河タイプにかかわらず顕著に類似しており、星質量の蓄積が一定の形態を保ち、強い内側から始まる成長や外縁の遮断効果がないことを示している。バー、特にSBb銀河においては、中心のピークと約0.45 r24における外縁のピークを示す星形成プロファイルが顕著に変化している。

ABSTRACT

We analyse the current build-up of stellar mass within the disks and bulges of nearby galaxies through a comparison of the spatial distributions of forming and old stellar populations. H alpha and R-band imaging are used to determine the distributions of young and old stellar populations in 313 S0a - Im field galaxies out to 40 Mpc. Concentration indices and mean normalised light profiles are calculated as a function of galaxy type and bar classification. The mean profiles and concentration indices show a strong and smooth dependence on galaxy type. Apart from a central deficit due to bulge/bar light in some galaxy types, mean H alpha and R-band profiles are very similar. Mean profiles within a given type are remarkably constant even given wide ranges in galaxy luminosity and size. SBc, SBbc and particularly SBb galaxies have profiles that are markedly different from those of unbarred galaxies. H alpha emission from SBb galaxies is studied in detail; virtually all show resolved central components and concentrations of star formation at or just outside the bar-end radius. In these galaxies, star formation has the same radial distribution as R-band light, i.e. stellar mass is building at approximately constant morphology, with no strong evidence for outer truncation or inside-out disk formation. (Abridged.)

研究の動機と目的

• ディスク銀河および不規則銀河において、現在の星形成の径方向分布が、古くからの星形成銀河の分布と一致するかどうかを特定すること。
• 銀河タイプおよびバーの形態が星形成の空間的分布に与える影響を調査すること。
• 星形成プロファイルが示す現在の証拠が、内側から始まる成長モデルや外縁の遮断モデルを支持するかどうかを評価すること。
• バーが星形成および古くからの星形成銀河の径方向プロファイルをどのように形作っているかを検討すること。

提案手法

• H𝛼およびRバンド画像を用いて、313個のフィールド銀河（～40 Mpcまで）における若年星形成銀河と古くからの星形成銀河を追跡した。
• 銀河タイプおよびバー分類ごとに、両バンドにおける光の中心集中度を定量化するための集中度インデックスを計算した。
• 明るさやサイズのばらつきによる散乱を最小限に抑えるために、各銀河タイプ内での平均正規化光プロファイルを導出した。
• SBb銀河の個々のH𝛼プロファイルを詳細に分析し、中心のスパイクや外縁のピークといった構造的特徴を同定した。
• Tタイプ（S0aからImまで）にわたってプロファイルを比較し、星形成の形態に系統的な傾向を特定した。
• バルジ／バーの光による汚染を考慮するため、H𝛼とRバンドプロファイルを比較し、中心部の低下を古くからの星形成銀河の特徴として特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 近傍のディスク銀河および不規則銀河において、現在の星形成（H𝛼）の径方向分布は、古くからの星形成銀河（Rバンド）と一致するか？
• RQ2 銀河タイプ（Tタイプ）は、星形成および古くからの星形成銀河の空間的分布にどのように影響を与えるか？
• RQ3 バーは、特にSBb銀河において星形成の径方向プロファイルをどの程度変化させるか？
• RQ4 H𝛼およびRバンド光の指数的プロファイルから系統的なずれが生じるか、そしてそれらがディスク成長メカニズムに何を示唆するか？
• RQ5 現在の星形成分布に、内側から始まる成長または外縁の遮断的成長の証拠があるか？

主な発見

• 平均的なH𝛼およびRバンド光プロファイルは、銀河タイプにかかわらず顕著に類似しており、中心部の集中度にわずかな差異があるにとどまる。これは、星形成が下伏せの星質量の同じ径方向形態に従っていることを示している。
• ほとんどの銀河タイプで、Rバンドプロファイルに対してH𝛼プロファイルに中心部の低下が観測され、これはバルジおよびバーの光が中心部のH𝛼放射を抑制しているという証拠と解釈される。
• SBb銀河では、二重構造のプロファイルが顕著に現れる：解像可能な中心スパイク（全H𝛼放射の約10％を占める）と、約0.45 r24における外縁ピーク（全星形成活動の少なくとも20％を占める）。
• SBb銀河における外縁ピークは、内輪の期待される半径と同等またはわずかに大きい位置に位置しており、強いバー駆動によるガスの内向き流入と局所的な星形成を示唆している。
• どのTタイプに対しても、Rバンドプロファイルに対してH𝛼プロファイルの外縁が遮断されている証拠は得られず、これはディスク成長の外縁遮断モデルに反する。
• 同じTタイプにおいて、明るさ、サイズ、距離の広い範囲にわたっても、プロファイルの形状に最小限のばらつきが見られ、星形成分布における高い形態的一致性を示している。