[论文解读] The Herschel Virgo Cluster Survey. XVIII. Star-forming dwarf galaxies in a cluster environment

M. Grossi, L. K. Hunt+23 more|Research Explorer (The University of Manchester)|Nov 14, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 198被引用 20

一句话总结

本研究利用赫歇尔空间望远镜数据，分析了室女座星系团中140个星系形成矮星系的远红外与亚毫米波性质，以评估环境对尘埃、气体和恒星形成的影响。结果表明，尽管中性氢（H i）气体优先被剥离，但尘埃受影响较小，暗示尘埃清除的时间尺度更长，表明星系团环境主要通过气体剥离而非尘埃破坏来抑制恒星形成。

ABSTRACT

To assess the effects of the cluster environment on the different components of the interstellar medium, we analyse the FIR-submm properties of a sample of star-forming dwarf (SFD) galaxies detected by the Herschel Virgo Cluster Survey (HeViCS). We determine dust masses and dust temperatures by fitting a modified black body (MBB) function to the spectral energy distributions (SEDs). Stellar and gas masses, star formation rates (SFRs), and metallicities are obtained from the analysis of a set of ancillary data. Dust is detected in 49 out of 140 optically identified dwarfs covered by the HeViCS field; considering only dwarfs brighter than $m_B$ = 18 mag, this gives a detection rate of 43%. After evaluating different emissivity indices, we find that the FIR-submm SEDs are best-fit by $β$=1.5, with a median dust temperature $T_d$ = 22.4 K. Assuming $β$=1.5, 67% of the 23 galaxies detected in all five Herschel bands show emission at 500 $μ$m in excess of the MBB model. The excess is inversely correlated with SFR and stellar masses. To study the variations in the global properties of our sample due to environmental effects, we compare the Virgo SFDs to other Herschel surveys, such as KINGFISH, the Dwarf Galaxy Survey (DGS), and the HeViCS bright galaxy catalogue (BGC). We explore the relations between stellar mass and HI fraction, specific SFR, dust fraction, gas-to-dust ratio over a wide range of stellar masses. Highly HI-deficient Virgo dwarf galaxies are mostly characterised by quenched star formation activity and lower dust fractions giving hints for dust stripping in cluster dwarfs. However, we find that the fraction of dust removed has to be less than that of the HI component. Since the Virgo SFDs are likely to be crossing the cluster for the first time, a longer timescale might be necessary to strip the more centrally concentrated dust distribution.

研究动机与目标

• 研究室女座星系团致密环境如何影响星系形成矮星系中星际介质组分——尘埃、气体和恒星形成——的变化。
• 通过远红外与亚毫米波段光谱能量分布（SED）的修正黑体拟合，确定尘埃质量与温度。
• 将室女座矮星系的性质与其它赫歇尔巡天（KINGFISH、DGS、HeViCS BGC）的结果进行比较，以分离出对恒星质量、气体分数、尘埃分数和恒星形成率的影响。
• 评估在星系团矮星系中尘埃与H i气体的相对剥离效率，特别是对高度H i缺乏的系统。
• 探讨观测到的尘埃与气体质量比对尘埃清除机制及首次进入星系团的矮星系演化时间尺度的启示。

提出的方法

• 对赫歇尔星系团巡天（HeViCS）场中140个光学识别的星系形成矮星系的光谱能量分布（SED）进行修正黑体函数拟合，以推导尘埃质量与温度。
• 在多个β值范围内评估发射指数β，发现β = 1.5最能拟合远红外-亚毫米波段SED，得到尘埃温度的中位数为22.4 K。
• 通过将观测SED与模型预测进行比较，量化500 μm波段的亚毫米波超额，发现23个在所有五个赫歇尔波段均被探测到的星系中，67%表现出超额发射。
• 利用辅助数据（光学、射电、ALMA、红外）推导恒星质量、气体质量、恒星形成率（SFR）和金属丰度。
• 通过将室女座矮星系样本与外部巡天（KINGFISH、DGS、HeViCS BGC）在宽恒星质量范围（10⁷–10¹¹ M⊙）内进行比较，评估环境效应。
• 分析恒星质量、H i分数、特定恒星形成率（sSFR）、尘埃分数与气体-尘埃质量比之间的关系，以识别由星系团环境引起的偏离。

实验结果

研究问题

• RQ1 室女座星系团的环境如何影响星系形成矮星系中的尘埃含量与温度？
• RQ2 在星系团矮星系中，尘埃与H i气体的相对剥离效率如何？这对其环境演化时间尺度有何启示？
• RQ3 为何高度H i缺乏的矮星系在经历显著气体损失后，仍表现出相对较高的尘埃-气体质量比？
• RQ4 室女座矮星系的尘埃与气体性质与低密度环境中类似星系相比如何？
• RQ5 矮星系的初始状态（如首次进入星系团）在观测到的环境效应对恒星形成与星际介质组分的影响中起什么作用？

主要发现

• 在140个光学识别的矮星系中检测到49个存在尘埃，对视星等m_B < 18 mag的星系，检测率为43%。
• 样本的远红外-亚毫米波SED最适配修正黑体函数，发射指数β = 1.5，中位数尘埃温度为22.4 K。
• 在23个在所有五个赫歇尔波段均被探测到的星系中，67%在500 μm波段表现出超额发射，表明存在亚毫米波超额，且该超额与恒星形成率和恒星质量呈负相关。
• 当β值较低时，亚毫米波超额分数下降，但采用无β值SED建模后，超额分数仍保持较高水平（54%），表明超额检测结果具有稳健性。
• 高度H i缺乏的矮星系表现出恒星形成被抑制、尘埃分数降低、H i与尘埃含量减少，表明环境通过气体剥离导致恒星形成抑制。
• 在H i缺乏系统中，尘埃-气体质量比仍保持较高水平，表明尘埃清除效率低于H i气体剥离，可能是因为H i盘比集中于星系中心的尘埃分布更广泛。