[论文解读] Far infrared and Ultraviolet emissions of individual galaxies at z=0: selection effects on the estimate of the dust extinction

V. Buat, J. Donas+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 5, 1999

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 3

一句话总结

本研究分析了近邻星系（z=0）的远红外（FIR）与紫外（UV）辐射，以评估尘埃消光估计中的选择效应。利用IRAS和FOCA数据，发现FIR与UV流量比随光度增加而上升，表明每增加一个60 µm光度的十年，UV消光增加约0.5 mag，并推导出局部总恒星形成率密度为0.03 ± 0.01 h M☉/yr/Mpc³，相当于在0.2 µm波长处的全局消光为0.75 mag。

ABSTRACT

We have cross-correlated Far Infrared (IRAS) and UV (FOCA) observations of galaxies to construct a sample of FIR selected galaxies with a UV observation at 0.2 microns. The FIR and UV properties of this sample are compared to the mean properties of the local Universe deduced from the luminosity distributions at both wavelengths. Almost all the galaxies of our sample have a FIR to UV flux ratio larger than the ratio of the FIR and UV luminosity densities, this effect becoming worse as the galaxies become brighter: the increase of the UV (0.2 microns) extinction is about 0.5 mag per decade of FIR (60 microns) luminosity. Quantitative star formation rates are estimated by adding the contribution of the FIR and UV emissions. They are found consistent with the corrections for extinction deduced from the FIR to UV flux ratio. A total local volume-average star formation rate is calculated by summing the contribution of the FIR and UV wavelengths bands. Each band contributes for an almost similar amount to the total star formation rate with rho_{SFR} = 0.03 +/- 0.01 h M solar/yr/Mpc^3 at z=0. This is equivalent to a global extinction of 0.75 mag to apply to the local luminosity density at 0.2 microns. The trend of a larger FIR to UV flux ratio for a larger FIR luminosity found for our sample of nearby galaxies is extended and amplified toward the very large FIR luminosities when we consider the galaxies detected by ISOCAM in a CFRS field and the Ultra Luminous Infrared Galaxies at low and high redshift. A UV extinction is tentatively estimated for these objects.

研究动机与目标

• 研究FIR选星系样本中的选择效应如何影响基于UV观测的尘埃消光估计。
• 量化本地星系（z=0）中FIR光度与UV消光之间的关系。
• 通过结合FIR与UV光度，校正尘埃消光，推导一致的恒星形成率（SFR）。
• 将FIR/UV流量比随光度增加的趋势扩展至更高红移和更明亮的系统，如ULIRGs和ISOCAM探测的星系。
• 基于FIR与UV数据的联合分析，估算本地UV光度密度的全局消光校正。

提出的方法

• 将IRAS远红外数据与FOCA紫外观测交叉相关，构建一个具有0.2 µm UV覆盖的FIR选星系样本。
• 将样本中的FIR与UV流量比与本地光度密度比进行比较，以评估系统性偏差。
• 假设标准消光律，并在无尘埃时UV与FIR光度比恒定，利用FIR与UV流量比估算尘埃消光。
• 通过将FIR与UV辐射的贡献相加，并应用从流量比推导出的消光校正，计算总恒星形成率（SFR）。
• 将分析扩展至CFRS场中ISOCAM探测的星系以及高红移ULIRGs，以检验该趋势的稳健性。
• 通过在两个波段上积分SFR贡献，推导出本地UV光度密度在0.2 µm波长处的全局消光校正为0.75 mag。

实验结果

研究问题

• RQ1 FIR选星系样本中的选择效应如何影响本地星系中基于UV数据的尘埃消光估计？
• RQ2 近邻星系中UV消光对FIR光度的依赖关系如何？该关系是否随光度变化而缩放？
• RQ3 在尘埃校正后，结合FIR与UV光度在多大程度上能获得一致的恒星形成率估计？
• RQ4 FIR/UV流量比随光度增加的趋势是否在更明亮的系统（如ULIRGs和高红移星系）中依然成立？
• RQ5 当使用FIR与UV数据校正尘埃消光后，总局部体积平均恒星形成率密度是多少？

主要发现

• 样本中FIR与UV流量比系统性高于本地光度密度比，表明样本偏向于更消光的系统。
• UV消光随60 µm光度每增加一个十年约增加0.5个星等，表明存在强烈的光度依赖性消光趋势。
• 通过FIR与UV光度之和推导出的恒星形成率与基于FIR/UV流量比校正后的结果一致，验证了该方法的有效性。
• 总局部恒星形成率密度为0.03 ± 0.01 h M☉/yr/Mpc³，两个波段（FIR与UV）对总SFR的贡献几乎相等。
• 基于观测流量比趋势，推导出的本地UV光度密度在0.2 µm波长处的全局消光校正为0.75 mag，结果一致。
• 在高光度系统（包括ULIRGs和CFRS场中ISOCAM探测的星系）中，FIR/UV流量比随光度增加的趋势被进一步扩展和增强，表明存在稳健的光度-消光关系。