[论文解读] Starbursts in Barred Spiral Galaxies. III. Definition of a homogeneous sample of Starburst Nucleus Galaxies

T. Contini, S. Considère+1 more|ArXiv.org|Dec 2, 1997

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 3被引用 38

一句话总结

本文利用紫外超额、远红外（FIR）辐射和旋涡星系中的棒状结构作为筛选标准，定义了一个由221个发射线区域组成的同质样本。其中82%被归类为星暴核（SBNGs），具有中等的Hα和FIR光度，表明这些星系中的星暴主要由内部棒驱动过程触发，而非外部相互作用。

ABSTRACT

This paper presents optical long-slit spectroscopic observations of 105 barred Markarian IRAS galaxies. These observations are used to determine the spectral type of emission-line regions in the nucleus and along the bar of the galaxies, in order to define a homogeneous sample of Starburst Nucleus Galaxies (SBNGs). Our selection criteria have been very efficient for selecting star-forming galaxies, since our sample of 221 emission-line regions includes 82% nuclear or extranuclear starbursts. The contamination by Seyferts is low (9%). The remaining galaxies (9%) are objects with ambiguous classification (HII or LINER). The dust content and Halpha luminosity increase towards the nuclei of the galaxies. No significant variation of the electron density is found between nuclear and bar HII regions. However, the mean Halpha luminosity and electron density in the bar are higher than in typical disk HII regions. We investigate different mechanisms for explaining the excess of nitrogen emission observed in our starburst nuclei. There is no evidence for the presence of a weak hidden active galactic nucleus in our starburst galaxies. The cause of this excess is probably a selective enrichment of nitrogen in the nuclei of the galaxies, following a succession of short and intense bursts of star formation. Our sample of SBNGs, located at a mean redshift of 0.015, has moderate Halpha (10^41 erg/s) and far infrared (10^10 Lsun) luminosities. The types are distributed equally among early- and late-type giant spirals with a slight preference for Sbc/Sc types because of their barred morphology. The majority (62%) of SBNGs are isolated with no sign of gravitational interaction. In terms of distance, luminosity and level of interaction, SBNGs are intermediate between HII galaxies and luminous infrared galaxies.

研究动机与目标

• 定义一个无偏差的、具有代表性的星暴核星系（SBNGs）同质样本，避免因选择极端或罕见天体而引入的偏差。
• 通过应用严格筛选标准，最大限度减少赛弗特星系和其他活动星系核的污染。
• 独立于引力相互作用，研究棒状结构在触发星系核星暴中的作用。
• 表征核区和棒状H II区的物理条件（金属丰度、电子密度、Hα光度）。
• 确定SBNG中氮元素过量的成因——是隐藏的AGN活动还是强烈恒星爆发导致的选择性化学富集？

提出的方法

• 对105个棒状马克里安IRAS星系进行光学长缝光谱观测，分析核区和棒状结构中的发射线区域。
• 应用筛选标准：紫外超额（指示年轻炽热恒星）、强远红外辐射（由紫外辐射加热的尘埃产生）和棒状结构（促进气体流入）。
• 基于诊断线比（如[O III]/Hβ、[N II]/Hα）将发射线区域分类为星暴、赛弗特、H II或LINER。
• 测量核区和棒状区域的Hα光度、电子密度、消光程度和激发参数。
• 利用谱谱分布和线比分析评估尘埃含量、金属丰度梯度以及潜在的隐藏AGN活动。
• 结合LEDA、IRAS以及光学/CO观测的档案数据，研究恒星形成率、气体外流和化学演化。

实验结果

研究问题

• RQ1 紫外超额、FIR辐射和棒状结构在筛选纯净星暴星系方面效率如何，且能将赛弗特星系污染降至最低？
• RQ2 在棒状旋涡星系中，核区与棒状H II区的物理条件（电子密度、Hα光度、金属丰度）有何差异？
• RQ3 星暴核中观测到的氮元素过量是由隐藏的AGN活动引起，还是由强烈恒星爆发导致的选择性化学富集所致？
• RQ4 棒状旋涡星系中的星暴星系主要由内部棒动力学还是外部引力相互作用触发？
• RQ5 SBNG的光度和形态与H II星系及明亮红外星系相比如何？

主要发现

• 筛选标准成功隔离出一个由221个发射线区域组成的同质样本，其中82%被归类为星暴，仅9%为赛弗特，表明污染程度较低。
• Hα光度和尘埃含量（消光）随靠近星系核而增加，表明中心区域恒星形成率更高。
• 核区与棒状H II区的电子密度无显著差异，但比典型盘面H II区高出约3倍。
• 棒状H II区的平均Hα光度高于典型盘面H II区，与棒状星系中恒星形成增强的结论一致。
• 未发现SBNG中存在弱隐藏AGN的证据；氮元素过量可能源于短时强烈恒星爆发导致的选择性富集。
• SBNG在光度和形态上介于H II星系与明亮红外星系之间，其中62%为孤立星系，未显示引力相互作用的迹象。