[论文解读] Environmental effects in galaxies: Molecular Gas, Star Formation, and Activity

D. F. de Mello, Tommy Wiklind+1 more|ArXiv.org|Oct 31, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 40被引用 7

一句话总结

本研究利用光学与毫米波光谱学，调查密集星系团与场区中中间型螺旋星系的环境效应。研究发现，密集环境中的星系分子气体含量较低，原子气体比例较高，且恒星形成率较低——尽管恒星形成效率相似——表明环境过程更可能抑制分子气体的形成或随时间耗散气体，而非通过相互作用增强恒星形成。

ABSTRACT

In order to study whether there is any correlation between nuclear activities, gas content, and the environment where galaxies reside, we have obtained optical and millimetric spectra for a well-defined sample of intermediate Hubble type spirals in dense environments and in the field. We found that these spirals in dense environments have on average: less molecular gas per blue luminosity, higher atomic gas fraction, lower current star formation rate, and the same star formation efficiency as field galaxies. Although none of these results stand out as a single strong diagnostic, given their statistical significance, taken together they indicate a trend for diminished gas content and star formation activity in galaxies in high density environments. Our results suggest that galaxies in dense environments have either (i) consumed their molecular gas via star formation in the past or (ii) that dense environments leads to an inhibition of molecular gas from atomic phase. The similarities in star formation efficiency of the dense environments and field galaxies suggest that the physical processes controling the formation of stars from the molecular gas are local rather than global. We also found that star formation rate per blue luminosity increases linearly as the total amount of gas increases in LINERs. This result, based on a small sample, suggests that LINERs are powered by star formation rather than an AGN.

研究动机与目标

• 确定星系环境如何影响中间型哈勃类型螺旋星系的分子气体含量、恒星形成及核活动。
• 检验密集环境是否通过气体耗尽或转化过程抑制或增强恒星形成。
• 评估星系在星系团中与场区中恒星形成效率的差异。
• 探究密集环境中LINER星系的性质，特别是其是否由恒星形成而非活动星系核驱动。

提出的方法

• 利用位于智利的ESO 1.52米望远镜和SEST 15米亚毫米波望远镜获取光学与毫米波（CO）光谱。
• 测量蓝光 luminosity（L_B）、通过CO(1-0)线发射测得的分子气体质量（M_H2），以及通过21 cm线观测测得的HI质量（M_HI）。
• 通过远红外 luminosity（L_FIR）计算恒星形成率（SFR），假设 L_FIR ∝ SFR。
• 计算恒星形成效率（SFE）为 L_FIR / M_H2 和 L_FIR / (M_HI + M_H2)，以评估气体向恒星形成的转化效率。
• 使用累积分布函数与统计检验比较高密度样本（HDS）与对照样本（CS）星系。
• 根据核活动类型（LINER、Seyfert等）对星系进行分类，并比较各类星系的气体与光度特性。

实验结果

研究问题

• RQ1 密集环境中的星系是否表现出比场区星系更低的分子气体含量？
• RQ2 高密度环境与场区星系的恒星形成效率（SFE）是否存在差异？
• RQ3 原子气体（HI）在决定密集星系团中星系恒星形成特性方面起什么作用？
• RQ4 密集环境中的LINER星系是否更可能由恒星形成而非活动星系核驱动？
• RQ5 环境密度是否抑制原子气体向分子气体的转化，或气体耗散是由于过去恒星形成增强所致？

主要发现

• 密集环境中的星系（HDS）平均分子气体每单位蓝光 luminosity（M_H2 / L_B）比场区星系（CS）低30–40%。
• HDS星系的原子气体比例（M_HI / M_H2）显著更高，其中位数比值比CS星系高约1.5倍。
• HDS星系的恒星形成率（L_FIR / L_B）比CS星系低约30–50%，表明当前恒星形成活动减弱。
• HDS与CS星系的恒星形成效率（SFE = L_FIR / M_H2）在统计上无显著差异，表明局部过程主导了分子气体的恒星形成。
• 样本中LINER星系表现出L_FIR与分子气体质量之间的强线性相关性，且尘埃温度较低、SFE较小，与老化星暴活动一致，而非活动星系核活动。
• HDS与CS星系的M_HI / M_H2累积分布存在显著差异，HDS星系具有更高的比值，尽管受样本中形态异质性限制。