[论文解读] A Spitzer view of star formation in early-type galaxies

L. M. Young, G. J. Bendo+1 more|ArXiv.org|Mar 31, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 4

一句话总结

本研究利用斯皮策望远镜MIPS 24 μm、CO和射电连续谱成像，表明在富含气体的早型星系中，中红外发射主要由正在进行的恒星形成驱动，而非活动星系核（AGN）或演化后的恒星。形态学与流量比分析证实，这些星系的恒星形成效率与正常螺旋星系相当，验证了紫外与光学观测中关于这些星系存在低水平恒星形成的证据。

ABSTRACT

Many early-type galaxies are detected at 24 to 160 micron but the emission is usually dominated by an AGN or heating from the evolved stellar population. Here we present MIPS observations of a sample of elliptical and lenticular galaxies which are rich in cold molecular gas, and we investigate how much of the MIR to FIR emission could be due to star formation activity. The 24 micron images show a rich variety of structures, including nuclear point sources, rings, disks, and smooth extended emission, and comparisons to matched-resolution CO and radio continuum images suggest that the bulk of the 24 micron emission can be traced to star formation. The star formation efficiencies are comparable to those found in normal spirals. Some future directions for progress are also mentioned.

研究动机与目标

• 确定富含分子气体的早型星系中中红外（24 μm）发射的起源。
• 检验在这些星系中，恒星形成活动是否主导24 μm和FIR发射，而非活动星系核（AGN）或演化后的恒星。
• 评估早型星系中恒星形成效率是否与正常螺旋星系中的效率一致。
• 评估分子气体、24 μm和射电连续谱发射之间的形态学与流量比相关性，作为恒星形成活动的指标。
• 为紫外与光学观测中关于早型星系存在低水平恒星形成的证据提供观测验证。

提出的方法

• 获取了富含CO的早型星系的匹配分辨率斯皮策MIPS 24 μm图像，以与分子气体和射电连续谱分布进行比较。
• 利用CO谱线发射图（来自Young 2002, 2005；Young等 2008）追踪冷分子气体的结构与面密度。
• 将24 μm形态与CO及1.4 GHz射电连续谱图（来自VLA FIRST和Lucero & Young 2007）进行比较，以识别空间相关性。
• 分析FIR与射电流量比（q参数），以区分恒星形成与活动星系核对发射的贡献。
• 计算24 μm光度与总辐射光度之比（L24μm/LB），以评估超出包周尘埃发射的过量发射。
• 评估24 μm发射的形态拟合（如r1/4模型），并与恒星和气体分布进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在富含CO的早型星系中，24 μm发射在多大程度上由恒星形成驱动，而非活动星系核（AGN）或演化后的恒星？
• RQ2 这些星系中24 μm、CO和射电连续谱发射的形态结构如何比较？
• RQ3 这些早型星系中的恒星形成效率是否与正常螺旋星系中的效率相当？
• RQ4 引力不稳定性（如托勒雷型）在触发早型星系分子气体盘中恒星形成方面起什么作用？
• RQ5 气体与尘埃比值以及气体与恒星的运动学对齐，能揭示分子气体起源的哪些信息？

主要发现

• 富含CO的早型星系中24 μm发射与分子气体分布具有强烈的形态学相关性，而非恒星光或点状核，表明其与恒星形成存在关联。
• 大多数富含CO星系的FIR与射电流量比（q）与恒星形成一致，其值接近正常星系螺旋星系的典型值2.34，且在平均值的2.7σ范围内。
• 富含CO的星系其单位光学光度的24 μm光度（L24μm/LB）比富含CO的早型星系高出约10倍，表明存在超出包周尘埃的过量发射。
• 这些早型星系中的恒星形成效率与正常螺旋星系相当，这由一致的L24μm/LB与q参数趋势推断得出。
• 在NGC 2320中，24 μm发射呈扩展状，但与气体或恒星的相关性不强，且射电发射表明存在活动星系核（AGN）活动，因此恒星形成并非主要驱动力。
• 数据支持紫外与光学观测中关于约15–30%的邻近早型星系中存在持续恒星形成的证据，其中分子气体是关键燃料。