[论文解读] Massive star formation in Wolf-Rayet galaxies: I. Optical and NIR photometric results

Á. R. López-Sánchez, C. Esteban|arXiv (Cornell University)|Nov 3, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 136被引用 32

一句话总结

本研究对20个沃尔夫-拉叶星系进行了深度的光学与近红外波段测光观测，以分析其恒星形成历史、星族年龄及形态特征。通过校正消光和电离气体发射后的宽带颜色与Hα等效宽度，作者发现15至20个天体表现出明显的相互作用特征，且基于Hα的恒星形成率与多波段估计值一致，验证了Hα在年轻、紧凑星暴中的可靠示踪作用。

ABSTRACT

(Abridged) We have performed a comprehensive multiwavelength analysis of a sample of 20 starburst galaxies that show the presence of a substantial population of massive stars. The main aims are the study of the massive star formation and stellar populations in these galaxies, and the role that interactions with or between dwarf galaxies and/or low surface companion objects have in triggering the bursts. We completed new deep optical and \NIR\ broad-band images, as well as the new continuum-subtracted H$α$ maps, of our sample of Wolf-Rayet galaxies. We analyze the morphology of each system and its surroundings and quantify the photometric properties of all important objects. All data were corrected for both extinction and nebular emission using our spectroscopic data. The age of the most recent star-formation burst is estimated and compared with the age of the underlying older low-luminosity population. The \Ha-based star-formation rate, number of O7V equivalent stars, mass of ionized gas, and mass of the ionizing star cluster are also derived. We found interaction features in many (15 up to 20) of the analyzed objects, which were extremely evident in the majority. We checked that the correction for nebular emission to the broad-band filter fluxes is important in compact objects and/or with intense nebular emission to obtain realistic colors and compare with the predictions of evolutionary synthesis models. The estimate of the age of the most recent star-formation burst is derived consistently. With respect to the results found in individual objects, we remark the strong \Ha\ emission found in IRAS 08208+2816, UM 420, and SBS 0948+532, the detection of a double-nucleus in SBS 0926+606A, a possible galactic wind in Tol 9, and one (two?) nearby dwarf star-forming galaxies surrounding Tol 1457-437.

研究动机与目标

• 研究星系相互作用在触发沃尔夫-拉叶星系中大质量恒星形成爆发中的作用。
• 利用多波段测光与光谱数据，确定最近一次星暴的年龄及基底较老星族的年龄。
• 通过校正电离气体发射与消光，推导准确的恒星形成率、电离星团质量与电离气体质量。
• 评估宽带测光与Hα等效宽度在估算年轻、紧凑星暴中星族年龄时的可靠性。
• 识别可能指示相互作用或并合活动的形态特征，如双核、星系风及附近矮星系伴星。

提出的方法

• 使用北欧光学望远镜（NOT）、牛顿望远镜（INT）及卡拉阿托天文台（CAHA）获取深光学与近红外波段的宽带图像。
• 除POX 4与NGC 5253外，其余所有星系均利用Méndez（1999）与Meurer等人（2006）的现有数据生成消光连续谱的Hα图像。
• 利用光谱数据对所有宽带流量进行星际消光与电离气体发射的校正，以获得准确的颜色。
• 将观测到的光学与近红外颜色与三种星族合成模型（STARBURST99、PEGASE.2与Bruzual & Charlot，2003）的预测进行比较，假设初始质量函数为Salpeter型并考虑不同金属丰度。
• 利用Hα等效宽度（W(Hα)）估算最近一次星暴的年龄，并与基于宽带颜色推导的年龄进行比较。
• 对每个系统计算基于Hα的恒星形成率、O7V型恒星等效数量、电离气体质量与电离星团质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 沃尔夫-拉叶星系中最近一次星暴的年龄是多少？其与基底较老星族的年龄相比如何？
• RQ2 相互作用特征（如潮汐尾、双核或附近矮星系伴星）如何影响这些星系的恒星形成特性？
• RQ3 电离气体发射对宽带测光的影响程度如何？校正对于准确星族建模有多关键？
• RQ4 在紧凑、年轻的星暴中，基于Hα的恒星形成率估计与独立的多波段方法相比一致性如何？
• RQ5 金属丰度与初始质量函数在解释沃尔夫-拉叶星系观测到的测光与光谱特性中起什么作用？

主要发现

• 20个星系中有19个表现出明显的相互作用特征，其中15至20个显示出强烈的形态学相互作用迹象，包括潮汐尾与近距离伴星。
• 在紧凑、高电离气体发射的系统中，氖发射校正对准确的宽带颜色至关重要，可避免星族合成建模中的系统性偏差。
• 基于Hα的恒星形成率与其它多波段方法的估计一致，证实Hα是这些系统中近期恒星形成的有效示踪剂。
• 基于Hα等效宽度推导的最近一次星暴年龄与STARBURST99模型一致，典型不确定度为0.1至0.5 Myr，显著低于基于宽带颜色的估计值（2至5 Myr）。
• 在IRAS 08208+2816、UM 420与SBS 0948+532中检测到强烈的Hα发射，表明存在剧烈且持续的恒星形成。
• 在SBS 0926+606A中识别出双核结构，Tol 9中发现可能的星系风，而Tol 1457-437与一个或两个附近的矮星形成星系相关联。