[论文解读] The H alpha Galaxy Survey I. The galaxy sample, H alpha narrow-band observations and star formation parameters for 334 galaxies

P. A. James, N. Shane+13 more|ArXiv.org|Nov 3, 2003

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 139

一句话总结

本研究对334个邻近星系（涵盖所有哈勃类型）进行了Hα窄线偏振成像和R波段测光，推导出恒星形成率、Hα+[N ii]等效宽度及表面亮度。研究发现总恒星形成率与哈勃类型之间存在强烈相关性——Sc和Sbc星系的恒星形成率最高；同时，Hα+[N ii]等效宽度与R波段光度之间无显著趋势，挑战了恒星形成活动随星系亮度增加的假设。

ABSTRACT

We discuss the selection and observations of a large sample of nearby galaxies, which we are using to quantify the star formation activity in the local Universe. The sample consists of 334 galaxies across all Hubble types from S0/a to Im and with recession velocities of between 0 and 3000 km/s. The basic data for each galaxy are narrow band H alpha plus [NII] and R-band imaging, from which we derive star formation rates, H alpha plus [NII] equivalent widths and surface brightnesses, and R-band total magnitudes. A strong correlation is found between total star formation rate and Hubble type, with the strongest star formation in isolated galaxies occurring in Sc and Sbc types. More surprisingly, no significant trend is found between H alpha plus [NII] equivalent width and galaxy R-band luminosity. More detailed analyses of the data set presented here will be described in subsequent papers.

研究动机与目标

• 量化本地宇宙中所有哈勃类型星系的恒星形成活动，包括以往巡天中常被低估的暗淡矮不规则星系。
• 通过使用对低水平恒星形成敏感的Hα窄带成像，克服本地恒星形成率测量中的观测偏差，尤其适用于低表面亮度和暗淡星系。
• 利用R波段星等进行归一化，推导出稳健的恒星形成率和等效宽度，实现对不同类型星系的可比性分析。
• 研究环境和形态因素对恒星形成的影响，包括孤立星系、成对星系及弱相互作用系统。
• 通过校正选择效应并构建体积受限样本，为估算本地宇宙的总恒星形成率密度奠定基础。

提出的方法

• 使用拉帕尔马的雅各布斯·卡普坦望远镜对334个退行速度≤3000 km s⁻¹的星系进行Hα+[N ii]窄带和R波段成像。
• 基于标准校准，从Hα+[N ii]流量推导恒星形成率，假设初始质量函数为Salpeter型，并校正尘埃消光和[N ii]污染影响。
• 相对于R波段连续谱计算Hα+[N ii]等效宽度，提供近期恒星形成活动的归一化度量。
• 利用空间分辨的Hα图像区分旋涡星系和不规则星系中核区与盘面主导的恒星形成。
• 基于R波段数据和哈勃类型对星系光度和形态进行分类，支持恒星形成趋势的统计分析。
• 样本选择旨在最小化星系团污染，聚焦于场环境，以研究孤立星系、成对星系及弱相互作用系统中的本地恒星形成。

实验结果

研究问题

• RQ1 在邻近星系中，总恒星形成率与哈勃类型之间存在何种关系，特别是在从S0/a到Im的全类型星系中？
• RQ2 Hα+[N ii]等效宽度与R波段光度之间是否存在显著相关性？这对我们理解恒星形成活动的归一化方式有何启示？
• RQ3 消光校正和[N ii]污染对Hα基恒星形成率估算的准确性有何影响，特别是在低光度和晚型星系中？
• RQ4 Hα发射的空间分布在多大程度上反映旧恒星群体（R波段光）的分布？这揭示了盘面形成是“由内而外”还是“由外而内”的机制？
• RQ5 暗淡矮不规则星系对总本地恒星形成率密度的贡献如何？与更明亮的星系相比有何差异？

主要发现

• 总恒星形成率与哈勃类型之间存在强烈相关性，其中Sc和Sbc星系在孤立星系中表现出最高的恒星形成率。
• 未发现Hα+[N ii]等效宽度与R波段光度之间存在显著趋势，表明本样本中恒星形成活动的归一化方式并不随星系亮度变化。
• Hα图像揭示了电离气体的详细空间分布，使旋涡星系和不规则星系中核区与盘面恒星形成的分离成为可能。
• 样本包含大量暗淡、低表面亮度及矮不规则星系，显著增强了对数值上占主导的低光度星系群体的统计代表性。
• 该数据集为未来分析环境因素（如局部星系密度和相互作用）对恒星形成的影响提供了高分辨率空间信息。
• 本巡天为通过校正选择效应并构建体积受限样本，估算本地宇宙的总恒星形成率密度提供了基础。