[論文レビュー] The Stellar Populations of HII galaxies: A tale of three bursts

Eduardo Telles, Jorge Melnick|arXiv (Cornell University)|Mar 7, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 82被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、CIGALEを用いたUV〜中赤外域のSEDフィッティングにより、1,800個のSDSS HII銀河の星族をモデル化し、星形成歴が3つの爆発的星形成に最もよく適合することを明らかにした：最近の明るいが低質量の爆発的星形成（数Myr）、中年齢の爆発的星形成（数100Myr）、および古く（10Gyr）の成分。主な結果は、現在の星形成爆発が全星質量の3%未満を占めることであり、質量の大部分は過去の段階で形成されたものである。また、Hβの輝度は若年星の質量にのみ依存しており、大質量星における普遍的IMFが示唆される。

ABSTRACT

We present a UV to mid-IR spectral energy distribution study of a large sample of SDSS DR13 HII galaxies. These are selected as starburst (EW(H$α) > 50$Å) and for their high excitation locus in the upper-left region of the BPT diagram. Their photometry was derived from the cross-matched GALEX, SDSS, UKDISS and WISE catalogues. We have used CIGALE modelling and SED fitting routine with the parametrization of a three burst star formation history, and a comprehensive analysis of all other model parameters. We have been able to estimate the contribution of the underlying old stellar population to the observed equivalent width of H$β$ and allow for more accurate burst age determination. We found that the star formation histories of HII Galaxies can be reproduced remarkably well by three major eras of star formation. In addition, the SED fitting results indicate that: i) in all cases the current burst produces less than a few percent of the total stellar mass: the bulk of stellar mass in HII galaxies have been produced by the past episodes of star formation; ii) at a given age the H$β$ luminosity depends only on the mass of young stars favouring a universal IMF for massive stars; iii) the current star formation episodes are {\it maximal} starbursts, producing stars at the highest possible rate.

研究の動機と目的

• 多波長SEDフィッティングを用いてHII銀河の星族の構成を理解すること。
• 古星族からの汚染によるHβ等価幅（EW(Hβ)）のバイアスを解消すること。
• HII銀河の星形成歴（SFH）が単純な3爆発的星形成モデルで記述可能かどうかを特定すること。
• 極端な星形成爆発において大質量星の初期質量関数（IMF）が普遍的かどうかを評価すること。
• 3爆発的星形成モデルが、星形成銀河の主系列に与える影響を評価すること。

提案手法

• GALEX、SDSS、UKIDSS、WISEのカタログをクロスマッチし、多波長の光度を抽出した。
• 3爆発的星形成歴パラメータライゼーションを用いてCIGALEによるSEDフィッティングを実施した。
• モデルには、ダスト減光、ネバラ発光、星族合成の包括的取り扱いが含まれた。
• 古星族からの汚染を補正するための補正係数（1 + fr）を導出した。
• 大質量星におけるIMFは普遍的であると仮定し、ケースB光電離を用いて電離光子の脱出率を制約した。
• フィッティングプロセスにより、各爆発的星形成段階における年齢と星質量を独立して推定可能とした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HII銀河の星族特性は、3爆発的星形成歴モデルにより正確にモデル化可能か？
• RQ2 観測されたHβ等価幅は、古星族からの汚染によってどの程度バイアスを受けるか？
• RQ3 HII銀河における全星質量のうち、現在の星形成爆発が占める割合はどの程度か？
• RQ4 Hβの輝度は若年星の質量にのみ依存するか？これは大質量星における普遍的IMFを示唆するか？
• RQ5 HII銀河の星形成率とSED特性は、星形成銀河の主系列とどのように比較できるか？

主な発見

• HII銀河における現在の星形成爆発は、全星質量の3%未満を占め、星質量の大部分が過去の段階で形成されたことを示している。
• 古星族によるEW(Hβ)汚染の補正係数（1 + fr）は1.5〜2.5の範囲にあり、若年爆発の年齢の正確な決定が可能になった。
• 3爆発的星形成モデルは、HII銀河のUV〜中赤外域SEDに非常に良好に適合しており、古星族（10Gyr）、中年齢（数100Myr）、および最近の（数Myr）の爆発的星形成が主成分である。
• 同じ年齢において、Hβの輝度は若年星の質量にのみ依存しており、大質量星における普遍的IMFが支持される。
• HII銀河の現在の星形成率は、Hαケニクット関係で予測される値の平均3倍高く、極端な星形成爆発ではより急勾配で強い主系列であることが示された。
• ネバラ領域における電離光子の脱出率は低く、ケースB光電離と整合的であり、Lyman連続光子の大部分がHII領域で吸収されていることが示唆された。