[论文解读] Star formation and dust extinction properties of local galaxies from AKARI-GALEX All-Sky Surveys: First results from most secure multiband sample from FUV to FIR

Tsutomu T. Takeuchi, V. Buat+6 more|arXiv (Cornell University)|Dec 27, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 42

一句话总结

本研究基于AKARI-GALEX全天 Survey，构建了607个本地星系（z < 0.15）的高安全性多波长样本，结合FUV至FIR波段的测光数据，分析恒星形成与尘埃消光特性。研究发现，尘埃消光程度（以L_TIR/L_FUV比值量化）与恒星质量强相关，但与特定恒星形成速率（sSFR）无关，表明在大质量星系中，尤其在高恒星形成速率（>20 M⊙ yr⁻¹）时，尘埃会遮蔽更大比例的恒星形成活动。

ABSTRACT

The AKARI All-Sky Survey provided the first bright point source catalog detected at 90um. Starting from this catalog, we selected galaxies by matching AKARI sources with those in the IRAS PSCz. Next, we have measured total GALEX FUV and NUV flux densities. Then, we have matched this sample with SDSS and 2MASS galaxies. By this procedure, we obtained the final sample which consists of 607 galaxies. If we sort the sample with respect to 90um, their average SED shows a coherent trend: the more luminous at 90um, the redder the global SED becomes. The M_r--NUV-r color-magnitude relation of our sample does not show bimodality, and the distribution is centered on the green valley between the blue cloud and red sequence seen in optical surveys. We have established formulae to convert FIR luminosity from AKARI bands to the total infrared (IR) luminosity L_TIR. With these formulae, we calculated the star formation directly visible with FUV and hidden by dust. The luminosity related to star formation activity (L_SF) is dominated by L_TIR even if we take into account the far-infrared (FIR) emission from dust heated by old stars. At high star formation rate (SFR) (&gt; 20 Msun yr^-1), the fraction of directly visible SFR, SFR_FUV, decreases. We also estimated the FUV attenuation A_FUV from FUV-to-total IR (TIR) luminosity ratio. We also examined the L_TIR/L_FUV-UV slope (FUV- NUV) relation. The majority of the sample has L_TIR/L_FUV ratios 5 to 10 times lower than expected from the local starburst relation, while some LIRGs and all the ULIRGs of this sample have higher L_TIR/L_FUV ratios. We found that the attenuation indicator L_TIR/L_FUV is correlated to the stellar mass of galaxies, M*, but there is no correlation with specific SFR (SSFR), SFR/M*, and dust attenuation L_TIR/L_FUV. (abridged)

研究动机与目标

• 构建一个覆盖FUV至FIR波段的代表性、多波长本地星系样本，以实现对恒星形成与尘埃消光的无偏研究。
• 通过结合GALEX的UV数据与AKARI的FIR数据，克服因尘埃消光导致的恒星形成率估算局限性。
• 校准FIR光度至总红外光度（L_TIR），以实现对恒星形成率（SFR）的准确估算。
• 探究尘埃消光在本地恒星形成星系中对恒星质量和特定恒星形成速率的依赖关系。
• 通过建立基准Sed特性，为高红移研究及未来如赫歇尔（Herschel）等巡天提供参考样本。

提出的方法

• 通过交叉匹配AKARI 90 μm源与IRAS PSCz源，再与SDSS和2MASS星表匹配，构建初始星系样本（共776个）。
• 开发定制测光软件，从GALEX全天 Survey数据中提取FUV与NUV测光流量。
• 在排除SDSS中前景恒星污染的源后，定义出607个“高安全性”星系样本。
• 利用基于SED拟合的实测公式，将AKARI FIR波段校准为总红外光度（L_TIR）估计值。
• 通过L_TIR/L_FUV比值作为A_FUV的代理指标，计算尘埃消光，并分析其与恒星质量及特定恒星形成速率的相关性。
• 利用SDSS r波段星等与测光数据，推导出恒星质量（M*）与特定恒星形成速率（SSFR = SFR/M*）。

实验结果

研究问题

• RQ1 本地星系的光谱能量分布（SED）如何随90 μm光度变化？是否存在尘埃消光的系统性趋势？
• RQ2 恒星形成星系的FUV光度在多大程度上被尘埃遮蔽？这种遮蔽程度如何依赖于恒星形成速率与恒星质量？
• RQ3 作为尘埃消光指标的L_TIR/L_FUV比值，在本地星系中是否与特定恒星形成速率或恒星质量相关？
• RQ4 高安全性样本的特性与本地巡天中光学颜色-星等关系（蓝色序列、红色序列、绿色山谷）相比有何异同？
• RQ5 AKARI FIR数据能否可靠地转换为L_TIR，以实现对本地星系恒星形成率的准确估算？

主要发现

• 高安全性样本共607个星系，红移z < 0.15，90 μm光度范围为10⁶至10¹² L⊙，峰值位于10¹⁰ L⊙。
• 平均SED显示一致趋势：90 μm光度越高的星系，其整体SED越红，表明尘埃发射与消光更强。
• NUV−r与Mr的颜色-星等关系呈单峰分布，中心位于绿色山谷，缺乏纯光学巡天中常见的双峰结构。
• 作为尘埃消光指标的L_TIR/L_FUV比值，与恒星质量M*强相关，但与特定恒星形成速率（SSFR）无相关性。
• 在高恒星形成速率（>20 M⊙ yr⁻¹）时，FUV波段可直接观测到的恒星形成率（SFR_FUV）显著下降，表明尘埃遮蔽程度持续增强。
• 尽管大多数星系的L_TIR/L_FUV比值远低于本地星暴关系的预期值，但样本中的LIRGs与ULIRGs表现出更高的比值，与尘埃含量或几何结构增强一致。