[论文解读] H-alpha imaging of the Local Volume galaxies I. The NGC 6946 galaxy group

И. Д. Караченцев, S. S. Kajsin+2 more|ArXiv.org|Feb 21, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 21被引用 11

一句话总结

本研究利用窄带和R波段广谱CCD观测，对NGC 6946星系群中的八个小不规则星系进行了新的H𝛼成像，以推导其H𝛼流量、恒星形成率（SFR）和气体耗尽 timescales。关键结果表明，该星系群总H𝛼流量中96%源自NGC 6946本身，凸显了大质量螺旋星系在本星系群中当前恒星形成活动的主导地位。

ABSTRACT

We present new H-alpha imaging of all known dwarf irregular companions to NGC 6946: UGC 11583, KK 251, KK 252, KKR 55, KKR 56, Cepheus 1, KKR 59, and KKR 60. The galaxies span a range of blue absolute magnitudes of [-13.6, -17.6], relative gas content of [0.1, 2.5] M_sun/L_sun, current star formation activity of [0.2, 5.2]10^-2 M_sun yr^-1, and timescale to exhaust the current gas supply of [6, 86] Gyr.

研究动机与目标

• 在本星系群（8 Mpc）内，对NGC 6946的所有已知小不规则星系伴星完成完整的H𝛼成像
• 测量本星系群的H𝛼光度函数和总H𝛼流量，以实现对恒星形成活动的完整统计
• 建立H𝛼图像参考图集，用于与HI图和高分辨率光学数据进行比较
• 确定在星系群环境中低质量星系的恒星形成率和气体耗尽 timescales
• 改善对小星系恒星形成历史的理解，尽管它们在数量上占主导，但其历史仍缺乏充分约束

提出的方法

• 使用SAO 6米望远镜搭载2048×2048像素CCD（0.25角秒/像素）获取窄带H𝛼 + [NII]和广谱R波段CCD图像
• 采用中心波长为6567 Å、带宽70 Å的窄带滤光片和R波段滤光片（6780 Å，Δλ = 1100 Å）测量连续谱水平
• 执行标准数据处理：减去偏差、使用黄昏天空平场进行平场校正、去除宇宙射线、通过表面拟合进行天空背景扣除
• 通过降质至最差视宁度将各图像的视宁度匹配，然后从窄带图像中减去按比例缩放的R波段图像，生成无连续谱的H𝛼 + [NII]图像
• 使用Oke（1990）标准星进行流量定标，典型测光误差小于10%（除KK 251外，其观测未进行测光校准）
• 使用公式计算SFR：SFR (M☉ yr⁻¹) = 1.27 × 10⁹ × F(H𝛼) × D²，其中D为以Mpc为单位的距离，F(H𝛼)单位为erg s⁻¹ cm⁻²

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC 6946星系群中小不规则星系的恒星形成率分布如何？
• RQ2 NGC 6946星系群的总H𝛼流量中，中心螺旋星系与小星系伴星相比如何？
• RQ3 这些星系群中小不规则星系的气体耗尽 timescales（t_gas）是多少，与典型dIrr星系的值相比如何？
• RQ4 这些小星系的H𝛼特性在多大程度上反映了其气体含量和恒星形成效率？
• RQ5 这些星系的H𝛼光度与其光学和HI特性相比如何，这对其演化状态有何启示？

主要发现

• 仅NGC 6946的H𝛼流量就占整个NGC 6946星系群总H𝛼流量的96%，表明其在该系统当前恒星形成活动中占据主导地位
• 小星系伴星的恒星形成率（SFR）范围为0.0018至0.0523 M☉ yr⁻¹，中位数为0.0026 M☉ yr⁻¹，与典型dIrr星系一致
• 小星系的气体耗尽 timescales（t_gas）范围为8.4至86 Gyr，中位数为29 Gyr，表明这些系统具有长期持续的恒星形成
• 质量最大、气体最丰富的星系Cepheus 1（M_B = -17.53）具有最高的SFR（0.0216 M☉ yr⁻¹）和H𝛼流量（4.92 × 10⁻¹³ erg s⁻¹ cm⁻²），但仍仅贡献了星系群总流量的1.5%
• NGC 6946的H𝛼流量（339 × 10⁻¹³ erg s⁻¹ cm⁻²）显著高于任何小星系伴星，证实其作为星系群中主要恒星形成星系的角色
• 小星系的H𝛼流量与其HI质量-光度比一致，气体丰富的星系（如KK 251，M_HI/L = 2.41 M☉/L☉）表现出比气体贫乏星系（如KKR 56，M_HI/L = 0.52 M☉/L☉）更高的SFR