[论文解读] Halpha surface photometry of galaxies in the Virgo cluster. IV: the current star formation in nearby clusters of galaxies

G. Gavazzi, A. Boselli+3 more|ArXiv.org|Sep 30, 2002

Astronomy and Astrophysical Research被引用 49

一句话总结

本研究分析了室女座、后发座和A1367星系团中369个晚型星系的H𝛼和近红外（NIR）测光，以探究星系团中心距离和气体含量对当前恒星形成的影响。研究发现，仅明亮螺旋星系（M_p ≲ -19.5）在星系团中心附近表现出恒星形成率下降，而气体缺乏星系的出生率参数显著降低，表明激波压剥离通过移除冷气体抑制了恒星形成。

ABSTRACT

Halpha+[NII] imaging observations of 369 late-type galaxies in the Virgo cluster and in the Coma/A1367 supercluster are analyzed. They constitute an optically selected sample (m_p<16.0) observed with 60% c.a. completeness.These observations provide us with the current (T<10^7 yrs) star formation properties of galaxies. The expected decrease of the star formation rate (SFR),as traced by the Halpha E.W., with decreasing clustercentric projected distance is found only when galaxies brighter than M_p=-19.5 are considered. We also include in our analysis Near Infrared data, providing us with informations on the old (T>10^9yrs) stars. Put together, the young and the old stellar indicators give the ratio of currently formed stars over the stars formed in the past, or "birthrate" parameter b. We also determine the "global gas content" combining HI with CO observations. We define the "gas deficiency" parameter as the logarithmic difference between the gas content of isolated galaxies of a given Hubble type and the measured gas content.For the isolated objects we find that b decreases with increasing NIR luminosity. The gas-deficient objects, primarily members to the Virgo cluster, have their birthrate significantly lower than the isolated objects with normal gas content and of similar NIR luminosity. This indicates that the current star formation is regulated by the gaseous content of spirals.Whatever mechanism (most plausibly ram-pressure stripping) is responsible for the pattern of gas deficiency observed in spiral galaxies members to rich clusters, it also produces the observed quenching of the current star formation.

研究动机与目标

• 确定晚型星系在邻近富星系团中的当前恒星形成率（SFR）如何随投影星系团中心距离变化。
• 通过结合H𝛼与HI/CO数据计算气体缺乏度和出生率参数，评估整体气体含量在调节恒星形成中的作用。
• 通过将星系团成员与具有相似光度和形态的孤立星系进行比较，区分环境效应与星系固有属性的影响。
• 探究早期研究中在星系团（尤其是室女座星系团）中观测到的恒星形成趋势差异的成因。
• 明确形态分离还是螺旋星系中固有的SFR抑制驱动了密集星系团环境中观测到的恒星形成抑制。

提出的方法

• 在墨西哥、法国和西班牙的望远镜上，对室女座、后发座和A1367星系团以及大墙结构中的369个晚型星系进行了H𝛼 + [NII]窄带成像。
• 以H𝛼等效宽度（E.W.）作为过去∼10^7年内的当前恒星形成率（SFR）的示踪器。
• 将H𝛼数据与近红外（NIR）测光结合，估算老年恒星质量（T > 10^9年），从而计算出生率参数b = SFR / 老年恒星质量。
• 利用HI和CO观测计算气体缺乏度参数，定义为观测到的气体含量与相同哈勃类型孤立星系预期气体含量之间的对数差值。
• 将星系分类为气体缺乏（Def_gas > 0.4）或气体健康（Def_gas < 0.4），并比较其SFR和出生率参数。
• 估计星系团中心的投影距离（Θ）和提尔-费雪距离模数（μ₀），以评估空间分布及潜在的视线方向污染。

实验结果

研究问题

• RQ1 螺旋星系的恒星形成率（SFR）是否在邻近星系团中随投影星系团中心距离减小而系统性降低？
• RQ2 在星系团环境中，当前恒星形成率（以H𝛼等效宽度示踪）如何依赖于星系光度和气体含量？
• RQ3 观测到的星系团螺旋星系中恒星形成抑制在多大程度上是由气体缺乏引起，而非其他环境机制？
• RQ4 室女座星系团中心区域的气体健康、正在形成恒星的星系是否在物理上与星系团相关联，还是仅为视线方向上的前景或背景天体？
• RQ5 在形态类型相似的孤立星系与星系团星系中，出生率参数b与NIR光度之间存在何种关系？

主要发现

• 仅当星系亮度高于M_p ≈ -19.5时，才观测到H𝛼等效宽度（SFR的代理指标）随星系团中心距离减小而下降；较暗星系则无此趋势或呈现相反趋势。
• 在孤立星系中，出生率参数b随NIR光度增加而减小，表明质量较小的星系相对于其过去恒星形成历史，当前恒星形成速率更高。
• 室女座星系团中气体缺乏星系的出生率参数显著低于相同NIR光度的孤立星系，表明气体含量直接调控当前恒星形成。
• 观测到的星系团螺旋星系中恒星形成抑制与气体缺乏强相关，表明激波压剥离是导致气体移除和SFR抑制的主要机制。
• 在室女座星系团中心区域，大量气体健康、正在形成恒星的星系位于Tully-Fisher距离模数μ₀ ≈ 31.77处，比气体缺乏星系（μ₀ ≈ 30.85）远约一个星等，表明它们可能属于前景云，而非物理上与星系团相关联。
• 星系团与孤立星系的H𝛼光度函数之间无显著差异，表明星系团中恒星形成星系的总数并未减少，但在最密集区域，其单位质量的SFR被抑制。