[论文解读] Dust in the Wheel: The Cartwheel Galaxy in the Mid-IR

V. Charmandaris, O. Laurent+6 more|arXiv (Cornell University)|Oct 19, 1998

Astronomy and Astrophysical Research被引用 3

一句话总结

本研究利用ISO的ISOCAM仪器对猎户座车轮星系在6.7 μm和15 μm波段进行了中红外观测，揭示了外侧恒星形成环中存在强烈且不对称的尘埃发射，以及其内环、辐条和星系核出人意料的明亮中红外发射——表明尽管Hα发射较弱，仍存在显著的弱恒星形成活动对尘埃产生加热。15 μm与6.7 μm的流量比达到5.2，为样本中最高值，凸显了该环状结构中极端的尘埃含量与热物理特性。

ABSTRACT

We present mid-infrared images at $6.7 μm$ and $15 μm$ of ``The Cartwheel'' (AM~0035-33), the prototypical collisional ring galaxy. The observations, taken with ISOCAM, reveal the distribution of hot dust in the galaxy and its two companions in the north-east. The intensity of the mid-IR emission from the outer star forming ring of the Cartwheel shows considerable azimuthal variation and peaks at the most active H$α$ region of the ring. The 15 $μm$ to 6.7 $μm$ flux ratio of 5.2 is the highest among all the galaxies of our sample. A surprising result of our observations is the discovery of significant emission from the inner regions of the galaxy, including the inner ring, spokes and nucleus, where previously only low level H$α$ emission had been reported. At 6.7 $μm$, this emission is stronger than the one from the outer star forming ring, and at 15 $μm$, it represents 40% of the emission from the outer ring. The H$α$ to mid-IR flux ratios from the inner regions are consistent with the heating of grains from weak star formation activity.

研究动机与目标

• 绘制猎户座车轮星系——一种典型的碰撞环状星系——的中红外尘埃分布。
• 研究外侧恒星形成环和内区中红外发射的起源及其空间分布。
• 确定观测到的中红外发射是否与恒星形成活动相关，特别是在Hα发射较弱的区域。
• 通过流量比（尤其是15 μm与6.7 μm的流量比）量化不同星系组分的尘埃热物理特性。

提出的方法

• 利用红外空间天文台（ISO）上的ISOCAM仪器，在6.7 μm和15 μm波段进行中红外成像。
• 从外侧恒星形成环、内环、辐条和星系核提取空间分辨的流量测量值。
• 计算流量比（15 μm / 6.7 μm）以推断尘埃温度和发射特性。
• 将先前观测获得的Hα流量数据与中红外流量进行比较，评估恒星形成与尘埃加热之间的关联。
• 分析中红外发射的方位角变化，以识别尘埃活动增强的区域。

实验结果

研究问题

• RQ1 猎 Orion座车轮星系的外侧恒星形成环和内区中热尘埃的空间分布如何？
• RQ2 为何猎户座车轮星系的15 μm与6.7 μm流量比显著高于样本中其他星系？
• RQ3 尽管Hα发射微弱，为何在内环、辐条和星系核检测到强烈的中红外发射？
• RQ4 中红外发射如何与不同星系组分中的恒星形成活动相关联？
• RQ5 中红外发射的方位角变化揭示了环状结构中尘埃局部加热的何种信息？

主要发现

• 外侧恒星形成环的中红外发射表现出强烈的方位角变化，峰值出现在Hα活动最强烈的区域。
• 15 μm与6.7 μm的流量比为5.2，为样本中观测到的最高值，表明存在极端的尘埃含量或高温发射。
• 在内环、辐条和星系核区域检测到显著的中红外发射——这些区域此前报道的Hα发射仅为微弱水平。
• 在6.7 μm波段，内区的中红外发射超过外环，表明中心区域存在强烈的尘埃加热。
• 在15 μm波段，内区贡献了外环总发射量的40%，凸显其在中红外辐射输出中的主导作用。
• 内区Hα与中红外流量比与弱恒星形成活动导致的尘埃加热一致。