[论文解读] Spectroscopic Study of Blue Compact Galaxies II. Spectral Analysis and Correlations

Xu Kong, F. Z. Cheng+2 more|ArXiv.org|Oct 17, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 30被引用 33

一句话总结

本研究分析了97个蓝致密星系（BCGs）的光学谱线，测量了发射线与吸收线的特性，以探究恒星形成、金属丰度及尘埃消光。结果表明，较暗、质量较小的BCGs具有较低的金属丰度和较高的Hα等效宽度，且[O ii]、Hβ、Hγ与Hα线之间存在强烈相关性；在质量较大的系统中，内部尘埃消光与金属丰度之间存在明确关联。

ABSTRACT

This is the second paper in a series studying the star formation rates, stellar components, metallicities, and star formation histories and evolution of a sample of blue compact galaxies. We analyzed spectral properties of 97 blue compact galaxies, obtained with the Beijing Astronomical Observatory (China) 2.16 m telescope, with spectral range 3580Å-- 7400Å. We classify the spectra according to their emission lines: 13 of the total 97 BCGs sample are non-emission line galaxies (non-ELGs); 10 have AGN-like emission (AGNs), and 74 of them are star-forming galaxies (SFGs). Emission line fluxes and equivalent widths, continuum fluxes, the 4000 ÅBalmer break index and equivalent widths of absorption lines are measured from the spectra. We investigate the emission line trends in the integrated spectra of the star-forming galaxies in our sample, and find that: 1) The equivalent widths of emission lines are correlated with the galaxy absolute blue magnitude $M_B$; lower luminosity systems tend to have larger equivalent widths. 2) The equivalent width ratio [NII]6583/H$α$ is anti-correlated with equivalent width H$α$; a relationship is given that can be used to remove the [NII] contribution from blended H$α$ + [NII]6548, 6583. 3) The [OII], H$β$, H$γ$ and H$α$ fluxes are correlated; those can be used as star formation tracers in the blue. 4) The metallicity indices show trends with galaxy absolute magnitude and attenuation by dust; faint, low-mass BCGs have lower metallicity and color excess.

研究动机与目标

• 利用光学光谱测量97个蓝致密星系（BCGs）的发射线与吸收线流量及等效宽度。
• 基于其发射线特征对BCGs的光谱类型进行分类，区分非发射线星系、类AGN系统与星系形成星系。
• 研究星系形成BCGs中发射线特性、星系绝对蓝光星等（MB）、金属丰度及内部尘埃消光（EB-V）之间的关系。
• 评估[O ii]、Hβ、Hγ与Hα作为BCGs中恒星形成率示踪剂的可靠性。
• 考察金属丰度指标对星系质量与光度的依赖性，及其与内部消光的相关性。

提出的方法

• 使用北京天文台2.16米望远镜获取97个BCGs的高分辨率光学光谱（3580–7400 Å，FWHM≈10 Å）。
• 根据Hα发射的存在性，将光谱分为三类：非发射线星系（non-ELGs）、类AGN发射线星系（AGNs）与星系形成星系（SFGs）。
• 测量发射线流量与等效宽度，利用Hα/Hβ流量比校正背景恒星吸收与红化效应。
• 计算4000 Å处的巴尔末跳变指数及吸收线等效宽度，以推断恒星群体性质。
• 采用[Ne II]6583/Hα、[O II]3727、R23 = ([O II]+[O III])/Hβ及[N II]/[O II]等金属丰度指标评估电离气体丰度。
• 应用线性回归量化发射线比值、绝对蓝光星等（MB）与内部消光（EB-V）之间的相关性。

实验结果

研究问题

• RQ1 BCGs中发射线等效宽度与星系绝对蓝光星等（MB）之间有何相关性？
• RQ2 在BCGs中，内部尘埃消光（EB-V）与[Ne II]6583/Hα等金属丰度指标之间是否存在可测量的相关性？
• RQ3 在BCGs中，[O II]、Hβ、Hγ与Hα中哪条发射线表现出最强相关性，可作为可靠的恒星形成率示踪剂？
• RQ4 金属丰度指数如何随星系光度与质量变化？这对不同BCG群体中氮的起源有何启示？
• RQ5 [Ne II]6583/Hα比值在多大程度上依赖于红化效应？该比值能否用于校正Hα+[Ne II]混合线中的[Ne II]污染？

主要发现

• Hα发射线的等效宽度与绝对蓝光星等（MB）呈负相关，较暗（低光度）的BCGs表现出更大的Hα等效宽度。
• 内部尘埃消光（EB-V）与[Ne II]6583/Hα流量比之间存在显著相关性，关系式为log(I[NeII]/IHα)cor = -(1.06±0.07) + (0.92±0.17)EB-V，表明质量更大、金属丰度更高的BCGs具有更高的消光。
• 在发射线中，[O II]3727、Hγ、Hβ与Hα之间的相关性最强，其中[O II]、Hβ与Hγ在强发射线BCGs中可作为可靠的恒星形成率示踪剂。
• 金属丰度指数如[Ne II]/Hα与R23与MB呈明显负相关，证实较暗、低质量的BCGs具有较低的金属丰度与较小的颜色过量。
• [Ne II]6583/Hα比值与Hα等效宽度呈负相关，已推导出校正公式以分离Hα+[Ne II]混合线中的[Ne II]成分。
• 明亮BCGs表现出增强的氮丰度，表明在质量较大的系统中氮通过二级过程产生，而在较暗的系统中氮可能为初级产生。