[논문 리뷰] The Spitzer Local Volume Legacy: Survey Description And Infrared Photometry

Daniel A. Dale, Cohen, S. A.외 22명|Max Planck Institute for Plasma Physics|2009. 01. 01.

Spacecraft and Cryogenic Technologies인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 11 Mpc 이내의 258개의 근접은하에 대한 부피 한정 다중 파장 조사인 스피츠터 국지 볼륨 유산(LVL) 설문조사를 제시한다. 이 설문조사에서는 스피츠터 적외선 광도 측정과 GALEX 극자외선 및 Hα 영상 데이터를 융합하여, 저금속도, 저광도 은하가 8 μm 파운드-항성 방출(PAH)이 부족하지만 총 적외선 방출과 밀접한 관련을 보이며, 더 오래된 항성 대류와 덜한-dust 재처리로 인해 성폭풍 은하보다 적외선/자외선 비율이 낮다는 점을 드러낸다.

ABSTRACT

The survey description and the near-, mid-, and far-infrared flux properties are presented for the 258 galaxies in the Local Volume Legacy (LVL). LVL is a Spitzer Space Telescope legacy program that surveys the local universe out to 11 Mpc, built upon a foundation of ultraviolet, H-alpha, and HST imaging from 11HUGS (11 Mpc H-alpha and Ultraviolet Galaxy Survey) and ANGST (ACS Nearby Galaxy Survey Treasury). LVL covers an unbiased, representative, and statistically robust sample of nearby star-forming galaxies, exploiting the highest extragalactic spatial resolution achievable with Spitzer. As a result of its approximately volume-limited nature, LVL augments previous Spitzer observations of present-day galaxies with improved sampling of the low-luminosity galaxy population. The collection of LVL galaxies shows a large spread in mid-infrared colors, likely due to the conspicuous deficiency of 8um PAH emission from low-metallicity, low-luminosity galaxies. Conversely, the far-infrared emission tightly tracks the total infrared emission, with a dispersion in their flux ratio of only 0.1 dex. In terms of the relation between infrared-to-ultraviolet ratio and ultraviolet spectral slope, the LVL sample shows redder colors and/or lower infrared-to-ultraviolet ratios than starburst galaxies, suggesting that reprocessing by dust is less important in the lower mass systems that dominate the LVL sample. Comparisons with theoretical models suggest that the amplitude of deviations from the relation found for starburst galaxies correlates with the age of the stellar populations that dominate the ultraviolet/optical luminosities.

연구 동기 및 목표

• 광도 한계 표본에서 발생하는 편향을 극복하기 위해 통계적으로 신뢰할 수 있는 부피 한정 설문조사를 실시하기 위해.
• 국지 볼륨 내 저질량, 저표면 빛 밝기 은하의-dust 및 항성 형성 특성을 규명하기 위해.
• 이전 스피츠터 설문조사에서 부족하게 반영된 저광도 및 저금속도 은하의 표본을 개선하기 위해.
• 다양한 항성 형성 역사를 지닌 은하와 금속도에서 적외선과 자외선 방출 간의 관계를 조사하기 위해.
• 항성 대류 연령과-dust 재처리가 전체 적외선 및 자외선 색상 관계를 형성하는 데 미치는 영향을 평가하기 위해.

제안 방법

• 11 Mpc 이내의 258개 은하에 대해 스피츠터 IRAC 및 MIPS 영상 측정을 실시하여 3.6, 4.5, 5.8, 8.0, 24, 70, 160 μm 파장에서 데이터 확보.
• 11HUGS 및 ANGST 설문조사에서 사전 확보된 GALEX 극자외선, Hα, HST 해상도 항성 대류 데이터와 융합.
• 국지 은하 집단의 통계적 대표성을 확보하기 위해 부피 한정 표본 추출을 적용, 특히 저광도 시스템에 초점.
• 전체 적외선 방출 밀도와 적외선/자외선(IRX) 비율, 자외선 스펙트럼 기울기를 측정하여 성폭풍 모델과 비교.
• 이론적 항성 대류 합성 모델을 적용하여 주로 자외선을 방출하는 항성 대류의 효과적 연령 추정.
• 이론적 모델을 필터 반응에 따라 컨볼루션하여 항성 대류 연령을 추론하고, 성폭풍 IRX–β 관계에서의 편차를 정량화.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 저광도, 저금속도 은하에서 중간 적외선(8 μm) 및 원거리 적외선(70–160 μm) 방출은 총 적외선 광도와 어떻게 상관관계가 있는가?
• RQ2 왜 저금속도, 저광도 은하에서는 더 큰 질량을 지닌 시스템에 비해 8 μm 대 총 적외선 방출 비율의 산란이 크며 발생하는가?
• RQ3 LVL 은하의 적외선/자외선(IRX) 비율과 자외선 스펙트럼 기울기는 성폭풍 은하와 어떻게 비교되는가?
• RQ4 항성 대류 연령과-dust 재처리가 LVL 샘플에서 관측된 성폭풍 IRX–β 관계에서의 편차를 어느 정도 설명하는가?
• RQ5 LVL 은하에서 자외선, 적외선 및 Hα 방출의 공간 분포는 은하의 반경 방향에 따른 항성 형성 역사를 어떻게 반영하는가?

주요 결과

• 원거리 적외선(70 및 160 μm) 방출 밀도는 총 적외선 방출과 밀접한 상관관계를 보이며, 방출 비율의 산산이 단지 0.1 dex에 불과하여 원거리 적외선이 총-dust 재처리를 신뢰할 수 있게 추적함을 시사한다.
• 저금속도, 저광도 은하에서 8 μm PAH 방출은 현저히 부족하며, 이로 인해 8 μm 대 총 적외선 방출 비율에 큰 산산이 발생한다.
• LVL 샘플은 성폭풍 은하보다 더 빨간색 자외선 스펙트럼 기울기와 더 낮은 적외선/자외선(IRX) 비율을 보이며, 저질량 시스템에서-dust 재처리가 덜 일어남을 나타낸다.
• 100 Myr 평균 자외선 방출의 공간 확장은 종종 10 Myr 평균 적외선 및 Hα 방출보다 더 넓으며, 이는 오래된 외곽 디스크 항성 대류를 시사한다.
• 성폭풍 IRX–β 관계에서의 편차는 주로 자외선을 방출하는 항성 대류의 추정 연령과 상관관계가 있으며, 더 오래된 시스템일수록 더 큰 편차를 보인다.
• 이론적 모델링 결과, 자외선에서 근적외선 방출 비율로부터 추정된 주요 항성 대류 연령은 수백만 년에서 수십억 년에 이르며, 더 오랜 기간 지속된 항성 형성은 성폭풍 관계에서 더 큰 편차를 유도함을 보여준다.