[논문 리뷰] The HI content of early-type galaxies from the ALFALFA survey. II. The case of low density environments

M. Grossi, S. di Serego Alighieri외 8명|arXiv (Cornell University)|2009. 03. 03.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 87인용 수 45

한 줄 요약

이 연구는 ALFALFA 조사 자료를 사용하여 저밀도 환경에서 62개의 초기형은하(ETG)의 HI 함량을 분석하며, 밝은 ETG에서 44%의 탐지율을 발견한다—바이로 클러스터보다 10배 높으며, 이는 환경과 질량이 가스 유지에 강력한 영향을 미친다는 것을 시사한다. 중성수소의 존재는 특히 난쟁이 은하에서 최근 상호작용 또는 최소한의 가스 제거를 동반한 수동적 진화와 관련이 있다.

ABSTRACT

We present the analysis of the HI content of a sample of early-type galaxies (ETGs) in low-density environments (LDEs) using the data set provided by the Arecibo Legacy Fast ALFA (ALFALFA) survey. We compare their properties to the sample in the Virgo cluster that we studied in a previous paper (di Serego Alighieri et al. 2007, Paper I). We have selected a sample of 62 nearby ETGs (V< 3000 km/s) in an area of the sky where the ALFALFA data are already available (8h -17). In both cases it is 10 times higher than that of the Virgo cluster. The presence of gas can be related to a recent star formation activity: 60% of all ETGs with HI have optical emission line ratios typical of star-forming galaxies and blue colours suggesting the presence of young stellar populations, especially in the dwarf subsample. We show that the HI detection rate of ETGs depends both on the environment and mass. The fraction of early-type systems with neutral hydrogen is higher in more massive objects when compared to early-type dwarfs. The ETGs in LDEs seem to have more heterogeneous properties than their Virgo cluster counterparts, since they are able to retain a cold interstellar gas component and to support star formation activity even at recent epochs.

연구 동기 및 목표

• ALFALFA 조사 자료를 사용하여 저밀도 환경(LDE)의 초기형은하(ETG)의 HI 함량을 조사한다.
• 이전 논문(Paper I)에서 얻은 바이로 클러스터의 ETG와 비교하여 LDE의 ETG에서의 HI 탐지율과 가스 성질을 분석함으로써 환경 의존성을 평가한다.
• ETG의 HI 함량, 은하 질량, 별 형성 활동 간의 관계를 조사한다.
• LDE의 가스가 풍부한 ETG가 초기 가스를 유지했는지 또는 최근 상호작용을 통해 획득했는지 평가한다.
• 환경적 요인이 ETG에서 냉각된 ISM를 유지하고 최근 별 형성 가능성을 어떻게 제공하는지 규명한다.

제안 방법

• 바이로 클러스터를 피하는 천구 영역(8h < RA < 16h, 4° < DEC < 16°)에서 ALFALFA 조사 자료로부터 근접한 ETG 62개(V < 3000 km s⁻¹)를 선별하였다.
• 절대 B magnitude로 은하를 분류: 밝은 ETG(M_B < -17)와 난쟁이 ETG(M_B > -17).
• ALFALFA 21-cm 선 데이터를 분석하여 HI 복사 탐지, 신호 대 잡음(S/N) 임계값(S/N ≥ 4)을 사용해 약간의 탐지로 간주하였다.
• 기존 문헌의 21-cm 측정치와 비교하여 데이터 품질과 일관성을 검증하였다.
• 시각적 발광선 비율(예: Hα, [OIII]/Hβ)과 u-r 색을 사용하여 HI 탐지 ETG의 최근 별 형성 활동을 평가하였다.
• LDE ETG와 바이로 클러스터 ETG 간의 HI 탐지율과 가스 분율을 비교함으로써 환경적 영향을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 저밀도 환경의 초기형은하에서의 HI 탐지율은 바이로 클러스터의 것과 비교해 어떠한가?
• RQ2 LDE의 ETG에서의 HI 함량은 은하 질량(밝은 vs. 난쟁이 ETG)과 어떻게 관련이 있는가?
• RQ3 LDE의 ETG에서 중성수소의 존재는 최근 별 형성 활동 또는 환경적 과정과 관련이 있는가?
• RQ4 융합, IGM 흡착, 또는 수동적 진화와 같은 메커니즘 중 어떤 것이 저밀도 지역의 ETG에서 HI를 유지하는 데 기여하는가?
• RQ5 LDE의 ETG에서의 HI 성질은 고밀도 클러스터의 것과 비교해 가스 분율과 별 형성 지표 측면에서 어떻게 다른가?

주요 결과

• 저밀도 환경에서의 밝은 ETG(M_B < -17)에서의 HI 탐지율은 44%이며, 바이로 클러스터의 탐지율보다 10배 높다.
• 난쟁이 ETG(M_B > -17)에서는 13%의 HI 탐지율을 보이며, 여전히 바이로 클러스터보다 10배 높아, 낮은 밀도 환경에서 더 강한 가스 유지가 이루어짐을 시사한다.
• HI 탐지 ETG의 60%는 최근 또는 과거 별 형성과 일치하는 시각적 발광선 비율과 청색 u-r 색을 보이며, 특히 난쟁이 하위군에서 두드러진다.
• 15개의 확실한 HI 탐지 소스 중 5개는 약한 복사(S/N ~ 4)를 보이며, 향후 깊은 후속 관측을 통해 가스 함량을 확인할 가능성 있음.
• 가장 질량이 큰 3개의 ETG(NGC 3377, 3379, 3384)는 5σ 한계 약 ~2×10⁷ M⊙까지 HI 복사를 보이지 않아, 조밀한 환경에서 조차 질량이 큰 ETG도 가스를 상실할 수 있음을 시사한다.
• 별 형성의 징후가 없는 가스가 풍부한 ETG는 초기 가스를 유지했거나, 별 형성을 유도하지 않는 IGM 흡착을 통해 가스를 획득했을 수 있으며, 이는 여러 가스 획득 경로가 존재함을 시사한다.