[論文レビュー] Towards DIB mapping in galaxies beyond 100 Mpc A radial profile of the lambda 5780.5 diffuse interstellar band in AM1353-272 B

A. Monreal‐Ibero, Peter M. Weilbacher+6 more|arXiv (Cornell University)|Nov 7, 2018

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 31被引用数 10

ひとこと要約

本研究は、159 Mpcの距離に位置するローカル団銀系外の銀河AM 1353-272Bで、MUSEの積分場分光法を用いて、初めてλ5780.5の拡散性宇宙線帯（DIB）の空間的分解能をもった検出に成功した。DIBの等価幅は、星間減光と相関する形で半径方向に減少しており、外部のディスク銀河においてもDIB-減光関係が成立することを初めて確認した。

ABSTRACT

Context. Diffuse interstellar bands (DIBs) are non-stellar weak absorption features of unknown origin found in the spectra of stars viewed through one or several clouds of the interstellar medium (ISM). Research of DIBs outside the Milky Way is currently very limited. In particular, spatially resolved investigations of DIBs outside of the Local Group are, to our knowledge, inexistent. Aims. In this contribution, we explore the capability of the high-sensitivity integral field spectrograph, MUSE, as a tool for mapping diffuse interstellar bands at distances larger than 100 Mpc. Methods. We used MUSE commissioning data for AM1353-272 B, the member with the highest extinction of the Dentist's Chair, an interacting system of two spiral galaxies. High signal-to-noise spectra were created by co-adding the signal of many spatial elements distributed in a geometry of concentric elliptical half-rings. Results. We derived decreasing radial profiles for the equivalent width of the lambda 5780.5 DIB both in the receding and approaching side of the companion galaxy up to distances of similar to 4.6 kpc from the centre of the galaxy. The interstellar extinction as derived from the Ha/H beta line ratio displays a similar trend, with decreasing values towards the external parts. This translates into an intrinsic correlation between the strength of the DIB and the extinction within AM1353-272 B, consistent with the currently existing global trend between these quantities when using measurements for Galactic and extragalactic sightlines. Conclusions. It seems feasible to map the DIB strength in the Local Universe, which has up to now only been performed for the Milky Way. This offers a new approach to studying the relationship between DIBs and other characteristics and species of the ISM in addition to using galaxies in the Local Group or sightlines towards very bright targets outside the Local Group.

研究の動機と目的

• 高感度積分場分光法を用いて、100 Mpcを超える距離の銀河における空間的分解能DIBマッピングの可能性を示すこと。
• 我々の銀河で観測されたDIB-減光相関が、異なる星間媒体（ISM）条件を持つ外部銀河でも成立するかを調査すること。
• MUSEや類似機器が、空間的に分解された情報で外部宇宙環境におけるDIBを調査する可能性を探ること。
• 金属量、放射場、ダスト対ガス比といった銀河的パラメータが、外部銀河におけるDIB強度に与える影響を評価すること。
• 今後のローカル宇宙におけるさまざまな銀河での2次元DIBマッピングの基盤を築き、天の川銀河を超えたISM比較研究を可能にすること。

提案手法

• 159 Mpcの距離に位置する低光度で高減光のスパイラル銀河AM 1353-272BのMUSE初期運用データを用いた。
• 銀河の中心から同心の楕円形の半円リングに分布する568個の空間的要素の信号を重ね合わせ、高SN比スペクトルを生成した。
• 銀河中心からの距離が約4.6 kpcまでの6つの異なる半径位置で、λ5780.5 DIBの等価幅（EW）を測定した。
• Hα/Hβ線幅比から星間減光を導出し、銀河全体にわたるDIB強度と比較した。
• 標準星および曇天フレームを用いて、標準的なMUSEパイプライン処理（バイアス補正、フラットフィールド補正、波長校正、フラックスキャリブレーション）を実施した。
• DIB等価幅および減光の半径方向プロファイルを構築し、銀河のディスク全体にわたる相関関係を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在の積分場分光計を用いて、ローカル団銀系を超える銀河における拡散性宇宙線帯の空間的分解能とマッピングが可能かどうか。
• RQ2 我々の銀河で観測されたDIB強度と星間減光の相関関係が、異なるISM条件を持つ外部ディスク銀河でも成立するか。
• RQ3 金属量や星形成活動が顕著な高減光銀河AM 1353-272Bのような銀河において、DIB強度はどのように異なる領域で変化するか。
• RQ4 金属量、放射場、ダスト対ガス比といった銀河的パラメータが、外部銀河におけるDIB-減光関係にどの程度影響を及ぼすか。
• RQ5 外部銀河における2次元DIBマッピングが、多様なISM環境を調査することで、DIBキャリアの物理的性質を制約するのに役立つのか。

主な発見

• AM 1353-272Bの中心部から外側に向かって、λ5780.5 DIBの等価幅が半径方向に減少しており、後退側および approaching 側の両方で、約4.6 kpcまで一貫したプロファイルを示した。
• Hα/Hβ線幅比から導出した星間減光も、銀河の外側に向かって減少しており、DIBの傾向と一致した。
• AM 1353-272B内では、DIB等価幅と減光（E(B−V)）の間に強く、本質的な相関関係が観測された。測定誤差の範囲内で、銀河全体にわたって比が一定であった。
• AM 1353-272BにおけるDIB-減光関係は、天の川銀河、M31、および他の外部銀河の視線方向で観測されたグローバルな傾向と一致しており、特にスパイラル銀河の分解能のある研究を考慮すると顕著である。
• AM 1353-272Bのデータは、DIB-減光関係を、より高い等価幅およびE(B−V)値へと拡張しており、ローカルグループの大スケールスパイラル銀河で観測された挙動と整合的である。
• 本研究により、MUSEのような高感度機器を用いた、ローカル団銀系を超える銀河における2次元DIBマッピングが可能であることが確立された。これにより、外部宇宙のISM研究の新たな道が開かれた。