[论文解读] Massive star formation in Wolf-Rayet galaxies. V: Star formation rates, masses and the importance of galaxy interactions

Á. R. López-Sánchez|arXiv (Cornell University)|May 5, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 280被引用 42

一句话总结

本研究利用多波段数据分析了20个沃尔夫-拉叶星系，以评估恒星形成速率、质量以及相互作用的作用。研究发现，星系相互作用——尤其是与低光度矮星系或H I云的相互作用——在触发剧烈恒星爆发中起关键作用，其中17至20个星系显示出明显的相互作用特征，并证实了Calzetti等人（2007年）基于Hα的恒星形成速率校准方法最为可靠。

ABSTRACT

(Abridged) We have performed a comprehensive analysis of a sample of 20 starburst galaxies, most of them classified as Wolf-Rayet galaxies. In this paper, the last of the series, we analyze the global properties of our galaxy sample using multiwavelength data (X-ray, FUV, optical, NIR, FIR, and radio). The agreement between our Ha-based SFR and those provided by indicators at other wavelengths is remarkable, but we consider that the new Ha-based calibration provided by Calzetti et al. (2007) should be preferred over older calibrations. The FUV-based SFR provides a powerful tool to analyze the star-formation activity in both global and local scales independently to the Ha emission. We provide empirical relationships between the ionized gas mass, neutral gas mass, dust mass, stellar mass, and dynamical mass with the B-luminosity. Although all mass estimations increase with increasing luminosity, we find important deviations to the general trend in some objects, that seem to be consequence of their particular evolutionary histories. We investigate the mass-metallicity relations and conclude that both the nature and the star-formation history are needed to understand the relationships between both properties. The majority of the galaxies follow a Schmidt-Kennicutt scaling law of star-formation that agrees with that reported in individual star-forming regions within M~51 but not with that found in normal spiral galaxies. We found a relation between the reddening coefficient and the warm dust mass indicating that the extinction is mainly internal to the galaxies. Considering all data, we found that 17 up to 20 galaxies are clearly interacting or merging with low-luminosity dwarf objects or HI clouds. We conclude that interactions do play a fundamental role in the triggering mechanism of the strong star-formation activity observed in dwarf starburst galaxies.

研究动机与目标

• 利用包括Hα、FUV、射电和FIR在内的多波段指标，确定沃尔夫-拉叶星系中的恒星形成速率（SFR）。
• 估算电离气体质量、中性气体质量、尘埃质量、恒星质量及动力学质量，并评估其与B波段光度的标度关系。
• 研究星系相互作用与并合在触发矮星系星暴活动中的作用。
• 考察质量-金属量关系与SFR-质量关系，并检验封闭盒模型与观测结果的一致性。
• 评估恒星形成速率校准的可靠性，并强调深度多波段数据在探测相互作用特征中的重要性。

提出的方法

• 收集并整理多波段数据：包括Hα流量、B波段和H波段星等，以及来自本研究观测和文献的X射线、FUV、FIR、H I 21 cm线和1.4 GHz射电连续谱测量值。
• 利用Hα、FUV和射电/FIR指标计算恒星形成速率，并与Calzetti等人（2007年）及旧版校准方法进行比较。
• 通过经验关系和与B波段星等的光度标度，推导质量估计值（电离气体、中性气体、尘埃、恒星、动力学质量）。
• 分析质量-金属量关系，结合恒星形成历史与化学演化模型。
• 利用SFR与气体质量测试施密特-肯尼库特关系，并与旋涡星系和矮星系进行比较。
• 通过红化系数和热尘质量评估尘埃消光，并与封闭盒模型预测结果进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于Hα的恒星形成速率与其它恒星形成速率指标的符合程度如何？哪种校准方法最为可靠？
• RQ2 电离气体、中性气体、尘埃、恒星和动力学质量如何随B波段光度变化？偏离趋势的原因是什么？
• RQ3 星系相互作用与并合在沃尔夫-拉叶星系中触发星暴方面起何种作用？
• RQ4 观测到的星系是否遵循施密特-肯尼库特关系？与正常旋涡星系和矮星系相比有何差异？
• RQ5 质量-金属量关系在多大程度上反映了恒星形成历史与环境效应？

主要发现

• 基于Hα的恒星形成速率与其它指标高度一致，且Calzetti等人（2007年）的Hα校准方法优于旧版校准方法。
• 基于FUV的恒星形成速率在全局和局域尺度上均提供了强有力的独立探测手段。
• 在20个星系中，有17至20个星系显示出与低光度矮星系或H I云相互作用或并合的明确证据，这些特征仅能通过深度光学光谱和H I数据探测到。
• 大多数星系遵循施密特-肯尼库特标度关系，与M51星系形成区域一致，但与正常旋涡星系不符，且矮星系表现出更高的恒星形成效率。
• 红化系数与热尘质量之间的相关性表明，消光主要为内部消光。
• 与封闭盒模型的比较表明，环境与相互作用效应在这些星系的化学演化中起着关键作用。