[論文レビュー] The History of Star Formation in Galaxies

T. M. Brown, Marc Postman+1 more|ArXiv.org|Feb 17, 2009

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、広範な銀河サンプルにおける分解能のある星々の集団を研究するための高度な観測能力を提唱しており、星形成歴、化学的進化、運動学の詳細な再構成を可能にする。ハッブル宇宙望遠鏡で実現可能なマルチバンド光度測定を活用し、将来的なミッションへスケーラブルに応用することで、生存する巨大銀河に残された化石記録を通じて、銀河の階層的構築を解明することを目的としている。

ABSTRACT

If we are to develop a comprehensive and predictive theory of galaxy formation and evolution, it is essential that we obtain an accurate assessment of how and when galaxies assemble their stellar populations, and how this assembly varies with environment. There is strong observational support for the hierarchical assembly of galaxies, but by definition the dwarf galaxies we see today are not the same as the dwarf galaxies and proto-galaxies that were disrupted during the assembly. Our only insight into those disrupted building blocks comes from sifting through the resolved field populations of the surviving giant galaxies to reconstruct the star formation history, chemical evolution, and kinematics of their various structures. To obtain the detailed distribution of stellar ages and metallicities over the entire life of a galaxy, one needs multi-band photometry reaching solar-luminosity main sequence stars. The Hubble Space Telescope can obtain such data in the outskirts of Local Group galaxies. To perform these essential studies for a fair sample of the Local Universe will require observational capabilities that allow us to extend the study of resolved stellar populations to much larger galaxy samples that span the full range of galaxy morphologies, while also enabling the study of the more crowded regions of relatively nearby galaxies. With such capabilities in hand, we will reveal the detailed history of star formation and chemical evolution in the universe.

研究の動機と目的

• 宇宙時間にわたる星々の構築を正確に追跡することで、包括的で予測可能な銀河形成・進化理論を構築すること。
• 分解能のある星々の集団に残された化石記録を用いて、銀河の星形成歴、化学的進化、運動学を再構築すること。
• 現在の観測の限界を克服し、局所銀河団を超えて局所宇宙の代表的サンプルにまで分解能のある星々の集団研究を拡張すること。
• 多様な銀河形態と環境における星々の年齢と金属量の詳細なマッピングを可能にすること。
• 高精度の銀河構築研究を実現するための将来のミッションに必要な観測要件を特定すること。

提案手法

• 太陽の光度に達する主系列星まで分解できるマルチバンド光度測定を用いて、銀河内の星々の集団を解明すること。
• 局所銀河団の外縁部におけるハッブル宇宙望遠鏡のデータを、星々の年齢と金属量マッピングの概念的実証として活用すること。
• 将来の観測能力を活用して、より大きな近傍銀河サンプル、特に混雑した中心領域を含む対象へと研究を拡張すること。
• 破壊された矮星銀河や原始銀河から、銀河の階層的構築を再構築するため、分解能のある星々の集団分析を応用すること。
• 運動学的および化学的進化データを星形成歴と統合し、銀河進化の包括的図を構築すること。
• 統計的に有意で形態的に多様な銀河調査を可能にするために、将来の望遠鏡に必要な観測要件を提言すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分解能のある星々の集団に残された化石記録を用いて、どのように銀河の星形成歴を再構築できるか？
• RQ2 局所銀河団を超えて局所宇宙の代表的サンプルにまで分解能のある星々の集団研究を拡張するには、どのような観測能力が必要か？
• RQ3 星形成歴は、異なる銀河形態や環境によってどのように変化するか？
• RQ4 破壊された矮星銀河や原始銀河は、巨大銀河の階層的構築においてどのような役割を果たすか？
• RQ5 微弱で主系列星に達する星々のマルチバンド光度測定は、銀河内での星々の年齢分布と金属量分布の理解をどのように向上させるか？

主な発見

• ハッブル宇宙望遠鏡による局所銀河団内での分解能のある星々の集団研究は、銀河構造全体にわたる星々の年齢と金属量マッピングの重要なテンプレートを提供している。
• 銀河の階層的構築は、現在の矮星銀河が巨大銀河の前身ではないことを示唆しており、生存する巨大銀河からの化石再構築が不可欠である。
• 現在の観測限界により、詳細な研究は近接で孤立した銀河に限定されている。より広範なサンプルを得るには感度と分解能の向上が必要である。
• 将来的な調査は、混雑した銀河中心部と多様な形態にまで拡張され、銀河進化の包括的図を実現する必要がある。
• 銀河の生涯にわたる正確な年齢と金属量の決定には、太陽の光度に達する主系列星まで到達するマルチバンド光度測定が不可欠である。
• このような調査の科学的成果により、宇宙の詳細な星形成歴と化学的進化歴を明らかにすることで、銀河形成の予測可能な理論を実現できる。