[论文解读] The HI content of early-type galaxies from the ALFALFA survey. II. The case of low density environments

M. Grossi, S. di Serego Alighieri+8 more|arXiv (Cornell University)|Mar 3, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 87被引用 45

一句话总结

本研究利用ALFALFA巡天数据，分析了62个低密度环境中的早型星系（ETGs）的中性氢（HI）含量，发现在明亮ETGs中HI的检测率为44%，是室女座星系团中检测率的10倍，表明环境与星系质量对气体保留具有显著影响。中性氢的存在与正在进行的恒星形成密切相关，尤其是在矮星系中，暗示近期的相互作用或气体去除极少的被动演化。

ABSTRACT

We present the analysis of the HI content of a sample of early-type galaxies (ETGs) in low-density environments (LDEs) using the data set provided by the Arecibo Legacy Fast ALFA (ALFALFA) survey. We compare their properties to the sample in the Virgo cluster that we studied in a previous paper (di Serego Alighieri et al. 2007, Paper I). We have selected a sample of 62 nearby ETGs (V< 3000 km/s) in an area of the sky where the ALFALFA data are already available (8h -17). In both cases it is 10 times higher than that of the Virgo cluster. The presence of gas can be related to a recent star formation activity: 60% of all ETGs with HI have optical emission line ratios typical of star-forming galaxies and blue colours suggesting the presence of young stellar populations, especially in the dwarf subsample. We show that the HI detection rate of ETGs depends both on the environment and mass. The fraction of early-type systems with neutral hydrogen is higher in more massive objects when compared to early-type dwarfs. The ETGs in LDEs seem to have more heterogeneous properties than their Virgo cluster counterparts, since they are able to retain a cold interstellar gas component and to support star formation activity even at recent epochs.

研究动机与目标

• 利用ALFALFA巡天数据，研究低密度环境（LDEs）中早型星系（ETGs）的HI含量。
• 将LDE中ETGs的HI检测率和气体特性与室女座星系团（来自论文I）中的ETGs进行比较，以评估环境依赖性。
• 研究ETGs中HI含量、星系质量与恒星形成活动之间的关系。
• 评估LDE中富气体ETGs是否更可能保留原始气体，或通过近期相互作用获得气体。
• 确定环境因素在维持冷星际介质和促进ETGs中近期恒星形成中的作用。

提出的方法

• 从ALFALFA巡天数据中选取62个附近ETGs（V < 3000 km s⁻¹），位于避开室女座星系团的天区（8h < RA < 16h，4° < DEC < 16°）。
• 根据绝对B星等对星系进行分类：明亮ETGs（M_B < -17）和矮ETGs（M_B > -17）。
• 分析ALFALFA 21-cm线数据以检测HI发射，使用信噪比（S/N）阈值（S/N ≥ 4）识别弱信号。
• 将ALFALFA结果与文献中先前的21-cm测量结果进行比较，以验证数据质量和一致性。
• 利用光学发射线比值（如Hα、[OIII]/Hβ）和u-r颜色评估HI检测ETGs中正在进行的恒星形成。
• 通过比较LDE ETGs与室女座星系团ETGs的HI检测率和气体分数，评估环境影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 与室女座星系团相比，低密度环境中早型星系的HI检测率如何？
• RQ2 LDE中ETGs的HI含量如何与星系质量（明亮ETGs与矮ETGs）相关？
• RQ3 LDE中ETGs的中性氢存在是否与近期恒星形成活动或环境过程相关？
• RQ4 哪些机制——如并合、IGM吸积或被动演化——可解释低密度区域ETGs中HI的保留？
• RQ5 在气体分数和恒星形成指标方面，LDE中ETGs的HI特性与高密度星系团中的ETGs相比如何？

主要发现

• 在低密度环境中，明亮ETGs（M_B < -17）的HI检测率为44%，是室女座星系团中检测率的10倍。
• 在矮ETGs（M_B > -17）中，HI检测率为13%，仍为室女座星系团的10倍，表明在低密度环境中气体保留能力更强。
• 60%的HI检测ETGs表现出与正在进行或近期恒星形成一致的光学发射线比值和蓝色u-r颜色，尤其在矮星系子样本中更为明显。
• 在15个确定检测到的HI源中，有五个表现出弱发射（S/N ~ 4），提示未来深度后续观测可能确认其气体含量。
• 三颗质量最大的ETGs（NGC 3377、3379、3384）在5σ极限约~2×10⁷ M⊙下未检测到HI发射，表明即使大质量ETGs在密集环境中也可能失去其气体。
• 无恒星形成迹象的富气体ETGs可能保留了原始气体，或通过IGM吸积获得了气体而未触发恒星形成，表明存在多种气体获取途径。