[论文解读] The H alpha Galaxy Survey VII. The spatial distribution of star formation within disks and bulges

P. A. James, Charlotte Bretherton+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 28, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 64被引用 34

一句话总结

本研究通过H𝛼发射线分析星形成的空间分布，通过R波段成像分析老年恒星群体，在313个邻近的S0a–Im星系中评估当前星形成是否遵循与潜在恒星质量相同的径向分布。研究发现，除星系核球/棒结构导致的中心凹陷外，H𝛼与R波段轮廓在各类星系中极为相似，表明恒星质量以恒定形态累积，不存在显著的由内而外或外缘截断效应；特别是SBb星系中的棒结构显著改变了星形成分布，表现为中心尖峰和约0.45 r24处的外缘峰值。

ABSTRACT

We analyse the current build-up of stellar mass within the disks and bulges of nearby galaxies through a comparison of the spatial distributions of forming and old stellar populations. H alpha and R-band imaging are used to determine the distributions of young and old stellar populations in 313 S0a - Im field galaxies out to 40 Mpc. Concentration indices and mean normalised light profiles are calculated as a function of galaxy type and bar classification. The mean profiles and concentration indices show a strong and smooth dependence on galaxy type. Apart from a central deficit due to bulge/bar light in some galaxy types, mean H alpha and R-band profiles are very similar. Mean profiles within a given type are remarkably constant even given wide ranges in galaxy luminosity and size. SBc, SBbc and particularly SBb galaxies have profiles that are markedly different from those of unbarred galaxies. H alpha emission from SBb galaxies is studied in detail; virtually all show resolved central components and concentrations of star formation at or just outside the bar-end radius. In these galaxies, star formation has the same radial distribution as R-band light, i.e. stellar mass is building at approximately constant morphology, with no strong evidence for outer truncation or inside-out disk formation. (Abridged.)

研究动机与目标

• 确定在盘状星系和不规则星系中，当前星形成的径向分布是否与较老恒星群体的分布一致。
• 研究星系类型和棒状结构如何影响星形成的空间分布。
• 评估当前星形成轮廓是否支持由内而外或外缘截断的盘面增长模型。
• 考察棒结构在塑造星形成与老恒星光度径向轮廓中的作用。

提出的方法

• 利用H𝛼与R波段成像追踪313个场星系中约40 Mpc范围内的年轻（星形成）和老年恒星群体。
• 计算集中指数以量化各类星系和棒分类中两波段的中心光集中程度。
• 推导平均归一化光度轮廓，以在各类星系内比较径向分布，最小化光度与尺寸差异带来的散射。
• 对SBb星系的单个H𝛼轮廓进行详细分析，以识别如中心尖峰和外缘峰值等结构特征。
• 在T型（S0a至Im）之间比较轮廓，以识别星形成形态的系统性趋势。
• 通过对比H𝛼与R波段轮廓，考虑核球/棒光污染的影响，将中心凹陷识别为老年恒星群体的特征。

实验结果

研究问题

• RQ1 在邻近的盘状星系和不规则星系中，当前星形成（H𝛼）的径向分布是否与老恒星群体（R波段）一致？
• RQ2 星系类型（T型）如何影响星形成与老恒星光的空间分布？
• RQ3 棒结构在多大程度上改变了星形成径向轮廓，特别是在SBb星系中？
• RQ4 H𝛼与R波段光度是否存在对指数轮廓的系统性偏离，这些偏离对盘面增长机制有何指示意义？
• RQ5 当前星形成分布中是否存在支持由内而外或外缘截断盘面增长的证据？

主要发现

• 各类星系的平均H𝛼与R波段光度轮廓极为相似，仅在中心集中度上存在微小差异，表明星形成遵循与潜在恒星质量相同的径向形态。
• 在大多数星系类型中，Hα轮廓相对于R波段轮廓表现出中心凹陷，解释为核球与棒的光抑制了中心区域的H𝛼发射。
• SBb星系表现出明显的双组分轮廓：一个分辨的中心尖峰（占总H𝛼流量约10%）和一个位于约0.45 r24处的外缘峰值（贡献至少20%的总恒星形成活动）。
• SBb星系的外缘峰值位于与内环预期半径相似或略大的半径处，表明存在强烈的棒驱动气体内流和局域星形成。
• 在任何T型星系中均未发现H𝛼轮廓相对于R波段轮廓存在外缘截断的证据，与外缘截断的盘面增长模型相矛盾。
• 在相同T型下，轮廓形状在星系间表现出极小的离散度，即使在光度、尺寸和距离范围广泛变化的情况下亦如此，表明星形成分布具有高度的形态一致性。