[论文解读] The H alpha Galaxy Survey V. The star formation history of late-type galaxies

P. A. James, M. Prescott+1 more|ArXiv.org|Apr 14, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 42被引用 12

一句话总结

本研究利用H𝛼和R波段测光对117个晚型Im和Sm星系的恒星形成历史进行了分析，发现其恒星形成在过去一个哈勃时空中主要为持续性过程，未发现强烈爆发的证据。当前的恒星形成速率与古老恒星种群在空间上共位，可在约138亿年内形成其总恒星质量，而气体储层可使该速率维持超过一个哈勃时长。

ABSTRACT

This study of 117 low-redshift Im and Sm galaxies investigates the star formation rates of late-type galaxies, to determine whether they are quasi-continuous or dominated by bursts with quiescent interludes. We analyse the distribution of star formation timescales (stellar masses/star formation rates) for the entire sample, and of gas depletion timescales for those galaxies with gas mass measurements. We find that, on average, the late-type galaxies studied could have produced their total stellar masses by an extrapolation of their current star formation activity over a period of just under a Hubble time. This is not the case for a comparison sample of earlier-type galaxies, even those with disk-dominated morphologies and similar total stellar masses to the late-type galaxies. The earlier-type galaxies are on average forming their stars more slowly at present than the average rate over their past histories. No totally quiescent Im or Sm galaxies are found, and although some evidence of intrinsic variation in the star formation rate with time is found, this is typically less than a factor of 2 increase or decrease relative to the mean level. The Im and Sm galaxies have extensive gas reservoirs and can maintain star formation at the current rate for more than another Hubble time. The average spatial distribution of star formation in the Im galaxies, and to a lesser extent the Sm galaxies, is very similar to that of the older stellar population traced by the red light.

研究动机与目标

• 确定晚型Im和Sm星系是否表现出持续性恒星形成或爆发主导的历史。
• 评估当前恒星形成速率是否足以解释观测到的总恒星质量。
• 研究当前恒星形成（H𝛼）与古老恒星种群（R波段）之间的空间相关性。
• 评估星系中是否存在星系核球对不同星型中恒星形成历史的影响。
• 考察气体耗尽 timescales 及其对长期恒星形成可持续性的影响。

提出的方法

• 通过总恒星质量与当前恒星形成速率（M*/SFR）的比值计算恒星形成 timescales。
• 利用R波段测光和星族合成模型估算恒星质量与质量-光度比。
• 将观测到的R-K和J-K颜色与模型预测进行比较，以验证质量估算和恒星形成历史假设的准确性。
• 分析H𝛼和R波段通量的平均径向分布，以比较当前与古老恒星形成的分布。
• 利用Westerbork观测获得的H I质量测量值计算气体耗尽 timescales。
• 对SFR和气体耗尽 timescales 的离散性进行统计分析，以推断恒星形成速率的内在变异性。

实验结果

研究问题

• RQ1 晚型星系中的当前恒星形成速率是否足以在哈勃时长内解释其总恒星质量？
• RQ2 Im和Sm星系的恒星形成历史是否由短暂爆发主导，还是持续活动为主？
• RQ3 在这些星系中，当前恒星形成（H𝛼）与古老恒星种群（R波段）的空间分布如何比较？
• RQ4 气体储层与当前恒星形成速率的可持续性之间存在何种关系？
• RQ5 星系中是否存在星系核球如何影响盘状主导星系的恒星形成历史？

主要发现

• 样本中恒星形成 timescales 的平均值略低于一个哈勃时长（约138亿年），表明恒星形成是持续性的。
• 未发现完全静止的Im或Sm星系；所有星系均表现出可测量水平的持续恒星形成。
• H𝛼发射的空间分布与R波段光度分布高度一致，表明当前与古老恒星形成在空间上共位。
• 气体耗尽 timescales 超过一个哈勃时长，意味着当前恒星形成速率可维持超过138亿年。
• 恒星形成速率的内在变异范围仅在平均值上下约1.8倍以内，表明爆发性较低。
• 假设恒定恒星形成的星族合成模型能准确再现观测到的颜色和质量-光度比。