[论文解读] Mid--IR emission of galaxies in the Virgo cluster: II. Integrated properties

A. Boselli, J. Lequeux+8 more|arXiv (Cornell University)|Apr 2, 1998

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 4

一句话总结

本研究利用ISO/ISOCAM数据，对室女座星系团中一个完整样本的星系进行了中红外（Mid-IR）发射分析，结果表明，早型星系的发射主要通过冷恒星的瑞利-金斯谱蓝端实现，而晚型星系则表现出强烈的热尘埃发射。主要发现包括：中红外与紫外辐射场之间存在非线性关系，强紫外场下热尘埃发射减弱；同时，证据表明在低质量矮星系中，6.75 μm处的未识别红外特征因紫外辐射破坏其载体而受到抑制。

ABSTRACT

We analyse the integrated properties of the Mid-IR emission of a complete, optically selected sample of galaxies in the Virgo cluster observed with the ISOCAM instrument on board the ISO satellite. The analysis shows that the Mid-IR emission up to 15 mic of optically-selected, normal early-type galaxies (E, S0 and S0a) is dominated by the Rayleigh-Jeans tail of the cold stellar component. The Mid-IR emission of late-type galaxies is instead dominated by the thermal emission from dust. The small dust grains emitting in the Mid-IR have an excess of emission if compared to big grains emitting in the Far-IR. While the Far-IR emission increases with the intensity of the interstellar radiation field, their Mid-IR emission is non--linearly related to the UV radiation field. The spectral energy distributions of the target galaxies indicate that there is a linear relationship between the UV radiation field and the Mid-IR emission of galaxies for low or intermediate activities of star formation, while the emission from the hot dust seems to drop for strong UV fields. The Mid-IR colour of late-type galaxies is not related to their activity of star formation. The properties of the dust emission in the Mid-IR seem more related to the mass than to the morphological type of the target galaxy. Since the activity of star formation is anticorrelated to the mass of galaxies, this reflects a relationship between the emission of dust in the Mid-IR and the UV radiation field: galaxies with the lowest Mid-IR emission for a given UV field are low mass, dwarf galaxies. These observational evidences are easily explained if the carriers of the Unidentified Infrared Bands that dominate the 6.75 mic emission are destroyed by the intense UV radiation field of dwarf galaxies, although abundance effects can also play a role.

研究动机与目标

• 表征室女座星系团中一个完整、光学选中的星系样本的综合中红外（Mid-IR）发射特性。
• 确定不同星系类型（早型与晚型）中主导的发射机制（恒星 vs. 尘埃）。
• 研究中红外发射、紫外辐射场强度与星系质量之间的关系。
• 探讨6.75 μm发射特征的起源，特别是其在低质量矮星系中的抑制现象。

提出的方法

• 分析ISO/ISOCAM观测在长达15 μm波长范围内的综合谱能分布（SED）。
• 基于光学形态将星系分类为早型（E, S0, S0a）和晚型（螺旋星系、不规则星系）。
• 将中红外发射与基于光学和紫外数据推导出的紫外辐射场强度进行比较。
• 利用中红外颜色指数评估尘埃发射特性及其与恒星形成活动的关系。
• 通过比较小颗粒（中红外）与大颗粒（远红外）发射特征，评估尘埃颗粒大小分布的影响。
• 通过与星系质量和紫外场强度的相关性，评估紫外辐射对6.75 μm处未识别红外带（UIBs）稳定性的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 室女座星系团中早型星系的中红外发射主要来源于什么？
• RQ2 晚型星系的中红外发射如何与星际辐射场（ISRF）强度相关？
• RQ3 为何在低质量矮星系中，尽管存在恒星形成活动，6.75 μm发射特征仍被抑制？
• RQ4 尘埃的中红外发射是否与紫外辐射场呈非线性关系？若是，这对尘埃加热的解释有何影响？
• RQ5 星系质量与形态类型在多大程度上与中红外尘埃发射特性相关？

主要发现

• 早型星系（E, S0, S0a）的中红外发射主要由冷恒星的瑞利-金斯谱蓝端主导，而非尘埃。
• 晚型星系在中红外波段表现出强烈的热尘埃发射，且小颗粒尘埃相对于大颗粒尘埃表现出过量发射。
• 中红外发射并不与紫外辐射场强度呈线性比例关系；相反，在强紫外场下，热尘埃发射减少。
• 在低至中等恒星形成活动水平下，紫外辐射场与中红外发射之间存在线性关系，但在高紫外强度下该关系失效。
• 6.75 μm发射特征在低质量矮星系中被抑制，可能是因为紫外辐射破坏了未识别红外带（UIBs）的载体。
• 中红外尘埃发射与星系质量的相关性强于与形态类型的相关性，暗示尘埃特性或紫外场效应具有质量依赖性。