[论文解读] The Bar-enhanced Star-formation Activities in Spiral Galaxies

JH Huang, HJ Gu+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 10, 1996

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 2被引用 7

一句话总结

本研究利用FIR与光学波段的光度比（L_FIR/L_B）和IRAS颜色指数（S_25/S_12），探究星系棒对螺旋星系中恒星形成的影响。研究发现，只有在早型螺旋星系（S0/a–Sbc）且红外光度较高时，星系棒才会显著增强恒星形成率，尤其当L_FIR/L_B ≥ 1/3时；而在弱棒或晚型螺旋星系中未观察到此类增强，表明燃料可得性是星系棒诱发星暴的关键因素。

ABSTRACT

We use the ratio $L_{ m FIR}/L_{ m B}$ and the IRAS color index S$_{25}$/S$_{12}$ (both widely used as indices of relative star formation rates in galaxies) to analyse subsets (containing no known AGNs or merging/interacting galaxies) of: (a) the IRAS Bright Galaxy Sample, (b) galaxies from the optically complete RSA sample which have IRAS detections in all four bands, and (c) a volume-limited IR-unselected sample. We confirm that IR-bright barred (SB) galaxies do, on average, have very significantly higher values of the FIR-optical and S$_{25}$/S$_{12}$ ratios (and presumably, higher relative star formation rates, SFR) than that do unbarred ones; the effect is most obvious in the IR colors. We also confirm that these differences are confined to early-type (S0/a - Sbc) spirals and are not evident among late-type systems (Sc - Sdm). {\it Unlike others, we see no enhancement of the SFR in weakly-barred (SAB) galaxies.} We further confirm that the effect of bars on the SFR is associated with the relative IR luminosity and show that it is detectable only in galaxies with $L_{ m FIR}/L_{ m B}$ $\proxgreat$ 1/3, suggesting that as soon as they have any effect, bars translate their host galaxies into this relatively IR-luminous group. Conversely, for galaxies with $L_{ m FIR}/L_{ m B}$ below$\sim$ 0.1 this luminosity ratio is {\it lower} among barred than unbarred systems, again confirming and quantifying an earlier result. Although there is no simple physical relation between HI content and star formation, a strong correlation of HI content with the presence of bars has been found for early-type spirals with $L_{ m FIR}/L_{ m B}$ $\proxgreat$ 1/3. This suggests that the availability of fuel is the factor determining just which galaxies undergo bar-induced starbursts.

研究动机与目标

• 利用FIR和IRAS指标，检验星系棒是否增强螺旋星系中的恒星形成率。
• 确定星系棒对恒星形成的影响是否随星系类型变化，特别是早型与晚型螺旋星系之间。
• 评估可用气体（HI含量）在促成棒诱导星暴中的作用。
• 澄清先前关于弱棒星系（SAB）是否表现出增强恒星形成率的矛盾结果。
• 量化L_FIR/L_B的阈值，以确定棒对恒星形成的影响何时可被检测到。

提出的方法

• 分析三组星系样本：IRAS亮星系样本、具有IRAS探测的光学完整RSA样本，以及体积受限的IR未选样星系样本。
• 使用L_FIR/L_B作为相对恒星形成率的代理指标，其值≥ 1/3表示恒星形成率增强。
• 采用IRAS颜色指数S_25/S_12作为恒星形成活动的独立指标。
• 在早型螺旋星系中比较有棒（SB）与无棒（S0/a–Sbc）星系，排除活动星系核（AGNs）和相互作用系统。
• 在L_FIR/L_B较高的早型螺旋星系中，分析HI含量与棒诱导恒星形成之间的相关性。
• 在不同形态类型下，对SB、SAB和无棒星系的SFR指标进行统计比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 星系棒的存在是否显著增强螺旋星系中的恒星形成率？
• RQ2 星系棒对恒星形成的影响是否依赖于星系类型，特别是早型与晚型螺旋星系之间？
• RQ3 当L_FIR/L_B达到何种阈值时，棒诱导的恒星形成增强效应可被检测到？
• RQ4 在L_FIR/L_B较高的早型螺旋星系中，HI含量与棒诱导恒星形成之间是否存在相关性？
• RQ5 弱棒星系（SAB）是否表现出比无棒星系更高的恒星形成率？

主要发现

• 有棒的早型螺旋星系（S0/a–Sbc）的L_FIR/L_B和S_25/S_12比值显著高于无棒星系，表明恒星形成率增强。
• 棒诱导的恒星形成增强仅限于早型螺旋星系，晚型系统（Sc–Sdm）中未观察到此现象。
• 在弱棒星系（SAB）中未发现恒星形成率的显著增强，与部分先前研究结果相矛盾。
• 当L_FIR/L_B ≥ 1/3时，棒对恒星形成的影响才可被检测到，表明棒诱导星暴存在光度阈值。
• 对于L_FIR/L_B < 0.1的星系，有棒星系的恒星形成率甚至低于无棒星系，表明在低光度下存在反向效应。
• 仅在L_FIR/L_B ≥ 1/3的早型螺旋星系中，HI含量与棒诱导恒星形成之间存在强相关性，表明气体可得性是决定棒影响的关键因素。