[论文解读] Halpha3: an Halpha imaging survey of HI selected galaxies from ALFALFA. III. Nurture shapes up the Hubble sequence in the Great Wall

Giuseppe Gavazzi, G. Savorgnan+8 more|arXiv (Cornell University)|Mar 10, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 2被引用 35

一句话总结

本研究利用Hα³巡天的Hα窄线成像，追踪室女超星系团内HI选源星系中的近期恒星形成，揭示了从富含HI的晚型星系到宁静早型星系的四相态形态序列。结果表明，环境过程，尤其是激波压力剥离，驱动了恒星形成的径向由外向内熄灭，星系在约75亿年的时间内以每亿年约100个、星 stellar 质量大于10⁹ M☉的速率发生转变，支持密集环境中 nurture 驱动的哈勃序列形成机制。

ABSTRACT

We present the analysis of Halpha3, an Halpha imaging survey of galaxies selected from the HI ALFALFA Survey in the Coma Supercluster. By using the Halpha line as a tracer of the "instantaneous" star formation, complemented with optical colors from SDSS we explore the hypothesis that a morphological sequence of galaxies of progressively earlier type, lower gas-content exists in the neighborhood of the Coma cluster, with specific star formation activity decreasing with increasing local galaxy density and velocity dispersion. In the dwarf regime (8.5

研究动机与目标

• 研究环境密度和速度 dispersion 如何影响室女超星系团内HI选源星系的恒星形成与形态演化。
• 检验假设：在密集星系团环境中，会形成从较晚型、低气体含量星系逐步演化的形态序列。
• 确定激波压力剥离是否是导致向室女星系团下落的富含HI星系中恒星形成熄灭的主导机制。
• 量化星系在星系团最密集区域从晚型向早型形态转变的速率与 timescale。

提出的方法

• 在圣佩德罗马蒂尔天文台进行Hα窄线成像，以测量ALFALFA巡天中HI选源星系的瞬时恒星形成率（SFR）。
• 利用斯隆数字巡天（SDSS）的光学测光数据，推导出星等的静止框架颜色并校正尘埃消光，从而评估特定恒星形成率（SSFR）。
• 将星系样本按形态类型（螺旋星系、不规则星系、早型星系）和星 stellar 质量区间（10⁹ 至 10¹¹.⁵ M☉）划分，以分析质量与环境之间的趋势。
• 测量星系局部密度与速度 dispersion，以关联其形态与恒星形成特性，识别驱动形态转变的环境因素。
• Hα³巡天的灵敏度可探测到SFR > 0.1 M☉ yr⁻¹，最远可达100 Mpc，从而实现对室女区域富含HI星系中近期恒星形成的完整普查。
• 对质量-气体质量关系（M_HI vs. M_*）、恒星形成率-质量关系（SFR vs. M_*）及SSFR-质量关系（SSFR vs. M_*）应用线性回归与双分量法，以量化室女超星系团内相关性与趋势。

实验结果

研究问题

• RQ1 室女超星系团中的哈勃序列是否通过下落的富含HI星系中恒星形成的环境熄灭而形成？
• RQ2 激波压力剥离在将富含HI的晚型星系转化为宁静早型星系的过程中起什么作用？
• RQ3 在高密度环境中，从晚型星系到早型星系的形态序列上，特定恒星形成率（SSFR）如何演化？
• RQ4 星系在室女星系团中的转变 timescale 与速率是多少？与宇宙学 downsizing 模型相比有何异同？
• RQ5 在室女超星系团的不同局部星系密度下，HI质量、星 stellar 质量与恒星形成率之间的关系如何变化？

主要发现

• 在矮星系区域（8.5 < log(M_*/M☉) < 9.5）识别出四步形态序列，从富含HI、具有延伸与核区恒星形成的晚型星系，逐步演化为无可见恒星形成活动的宁静早型星系。
• 该序列表现出约0.5 mag的单调红化（尘埃校正后，(g-r)颜色），特定恒星形成率从~10⁻¹⁰ yr⁻¹逐渐降低至不可检测水平。
• 恒星形成熄灭从星系外盘向中心区域推进，与由激波压力剥离驱动的由外向内熄灭机制一致。
• 估算出在过去75亿年中，每亿年约有100个log(M_*/M☉) > 9.0的星系发生转变，表明持续的下落与星系团的累积过程。
• 室女超星系团中SFR–M_*与SSFR–M_*关系在低质量区表现出比本地宇宙更平缓的斜率，且散射增大，与环境导致的熄灭效应一致。
• 室女超星系团中HI质量–星 stellar 质量关系显示，在固定质量下气体分数低于本地宇宙，表明密集环境中存在显著的HI耗尽。