[论文解读] Structure and star formation in disk galaxies III. Nuclear and circumnuclear H alpha emission

J. H. Knapen|ArXiv.org|Sep 2, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 60

一句话总结

本研究以约100 pc的分辨率分析了57个低倾角旋涡星系的核区和环核区域的Hα发射，发现AGN宿主星系中核Hα峰值更为常见，晚期型星系的环核发射呈斑块状，而早期型星系则常呈环状，且核环（指示近期气体流入）与AGN活动强烈相关，表明尽管空间尺度不同，但二者共享相同的供能机制。

ABSTRACT

From H alpha images of a carefully selected sample of 57 relatively large, Northern spiral galaxies with low inclination, we study the distribution of the H alpha emission in the circumnuclear and nuclear regions. At a resolution of around 100 parsec, we find that the nuclear H alpha emission in the sample galaxies is often peaked, and significantly more often so among AGN host galaxies. The circumnuclear H alpha emission, within a radius of two kpc, is often patchy in late-type, and absent or in the form of a nuclear ring in early-type galaxies. There is no clear correlation of nuclear or circumnuclear H alpha morphology with the presence or absence of a bar in the host galaxy, except for the nuclear rings which occur in barred hosts. The presence or absence of close bright companion galaxies does not affect the circumnuclear H alpha morphology, but their presence does correlate with a higher fraction of nuclear H alpha peaks. Nuclear rings occur in at least 21% (+-5%) of spiral galaxies, and occur predominantly in galaxies also hosting an AGN. Only two of our 12 nuclear rings occur in a galaxy which is neither an AGN nor a starburst host. We confirm that weaker bars host larger nuclear rings. The implications of these results on our understanding of the occurrence and morphology of massive star formation, as well as non-stellar activity, in the central regions of galaxies are discussed.

研究动机与目标

• 调查旋涡星系核区和环核区域Hα发射的形态，以追踪大质量恒星形成和非恒星活动。
• 确定如棒状结构或伴星等结构特征是否与星系中心Hα发射的形态相关。
• 统计评估星暴核环的发生率及其与AGN和星暴活动的关联性。
• 检验气体流入（可能由棒或相互作用驱动）是否与核区恒星形成及AGN活动相关联的假设。
• 利用精心挑选的邻近旋涡星系样本，对核区和环核Hα形态进行无偏倚的统计分析。

提出的方法

• 利用拉帕尔马的1米JKT望远镜及其他望远镜，获取了57个邻近、低倾角旋涡星系的高分辨率、消去连续谱的Hα图像。
• 采用约100 pc（1.5角秒）的空间分辨率，将核区和环核Hα发射分类为不同的形态类别：峰值型、斑块状、环状或缺失。
• 将环核区域定义为距离星系中心2 kpc以内的范围，以独立于核区特征分析发射形态。
• 根据宿主星系属性（是否存在棒状结构、AGN、星暴，以及是否有近距离伴星）对星系进行分类，以检验其与Hα形态的相关性。
• 采用一致且客观的标准识别核环，并将其与其他形态区分开来，避免因预先选择环宿主星系而产生的偏差。
• 结合外部数据库（HyperLEDA、NED）进行形态和活动性分类，以确保样本的一致性和完整性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在低倾角旋涡星系的核区和环核区域，Hα发射的普遍性和形态特征是什么？
• RQ2 宿主星系中棒状结构的存在是否与环核或核区Hα发射的形态相关？
• RQ3 星暴核环的发生是否与非恒星核活动（AGN或星暴）存在统计关联？
• RQ4 近距离伴星如何影响环核Hα发射的形态或核Hα峰值的存在？
• RQ5 核环在多大程度上可作为近期气体流入的指标？其与不同空间尺度上的AGN活动有何关联？

主要发现

• 大多数星系的核Hα发射呈峰值状，且该峰值在AGN宿主星系中显著多于非AGN宿主星系。
• 晚期型旋涡星系的环核Hα发射呈斑块状，而早期型旋涡星系中则常缺失或呈环状，表明其形态存在与星系类型相关的二分性。
• 核环在21% ± 5%的旋涡星系中出现，其中12个识别出的核环中有83%存在于宿主AGN或星暴的星系中。
• 在12个核环中仅有两个出现在既非AGN也非星暴宿主的星系中，表明核环与非恒星核活动之间存在强烈统计关联。
• 核环仅在棒状星系中被发现，证实棒状结构是其形成的必要条件；且较弱的棒状结构通常形成更大的环，这与轨道动力学一致。
• 近距离明亮伴星的存在不影响环核Hα形态，但与更高的核Hα峰值比例相关，表明其对中心活动具有间接影响。