[论文解读] The spatially resolved star formation history of mergers: A comparative study of the LIRGs IC1623, NGC6090, NGC2623, and Mice

C. Cortijo-Ferrero, R. M. González Delgado+9 more|White Rose Research Online (University of Leeds, The University of Sheffield, University of York)|Jul 17, 2017

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 83被引用 6

一句话总结

本研究利用CALIFA和PMAS的积分场光谱数据，对四个本地LIRG并合系统——IC1623、NGC6090、NGC2623和双鼠星系——进行了空间分辨的光谱拟合，重建了其在30 Myr、300 Myr和1 Gyr时间尺度上的恒星形成历史（SFH）。研究发现，早期并合阶段的系统在最近30 Myr内表现出强烈且空间扩展的恒星形成增强（增强因子达2–7倍），而NGC2623则显示出持续约1 Gyr的中心恒星形成增强，与高分辨率模拟结果一致；然而，双鼠星系由于气体含量较低且轨道为顺行，表现出恒星形成被抑制的现象。

ABSTRACT

This paper presents the spatially resolved star formation history (2D-SFH) of a small sample of four local mergers: the early-stage mergers IC1623, NGC6090, and the Mice, and the more advanced merger NGC2623, by analyzing IFS data from the CALIFA survey and PMAS in LArr mode. Full spectral fitting techniques are applied to the datacubes to obtain the spatially resolved mass growth histories, the time evolution of the star formation rate intensity ($Σ_{SFR}$), and the local specific star formation rate, over three different timescales (30 Myr, 300 Myr, and 1 Gyr). The results are compared with non-interacting Sbc--Sc galaxies, to quantify if there is an enhancement of the star formation and to trace its time scale and spatial extent. Our results for the three LIRGs (IC1623W, NGC6090, and NGC2623) show that a major phase of star formation is occurring in time scales of 10$^{7}$ yr to few 10$^{8}$ yr, with global SFR enhancements of $\sim$2--6 with respect to main-sequence star forming (MSSF) galaxies. In the two early-stage mergers IC1623W and NGC6090, which are between first pericenter passage and coalescence, the most remarkable increase of the SFR with respect to non-interacting spirals occurred in the last 30 Myr, and it is spatially extended, with enhancements of factors 2--7 both in the centres ($r $ 1 HLR). In the more advanced merger NGC 2623 an extended phase of star formation occurred on a longer time-scale of $\sim$1 Gyr, with a SFR enhancement of a factor $\sim$2--3 larger than the one in Sbc--Sc MSSF galaxies over the same period, probably relic of the first pericenter passage epoch. A SFR enhancement in the last 30 Myr is also present, but only in NGC2623 centre, by a factor 3. In general, the spatially resolved SFHs of the LIRG-mergers are consistent with the predictions from high spatial resolution simulations.

研究动机与目标

• 利用空间分辨光谱学量化本地LIRG并合系统中恒星形成的空间与时间演化。
• 确定并合系统中恒星形成增强是空间扩展还是集中于中心，以及其发生的时间尺度。
• 将观测到的恒星形成历史与高分辨率流体动力学模拟的预测进行比较。
• 探究气体含量和轨道参数在触发或抑制并合系统中星暴现象中的作用。
• 通过将当前并合模型的预测与多样化并合阶段样本的空间分辨SFH进行对比，评估现有模型的有效性。

提出的方法

• 获取来自CALIFA调查和PMAS在LArr模式下的积分场光谱数据，涵盖四个本地并合系统：IC1623、NGC6090、NGC2623和双鼠星系。
• 使用starlight代码对完整光谱进行拟合，结合单星族模型（Vazdekis et al. 2010；González Delgado et al. 2005），覆盖156个年龄（1 Myr至14 Gyr）和四种金属度（0.2–1.6 Z☉）。
• 通过pycasso管道处理光谱拟合结果，生成在半径和时间维度上的恒星形成率（SFR）、特定恒星形成率（sSFR）和SFR强度（ΣSFR）的二维图。
• 在三个时间尺度上推导出空间分辨的SFH：30 Myr、300 Myr和1 Gyr，以分析近期和长期的恒星形成活动。
• 将并合区域的SFR和sSFR与非相互作用的Sbc–Sc星系进行比较，量化增强因子。
• 使用sSFR作为质量无关的示踪变量，以隔离并合引起的恒星形成与质量增长的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 与非相互作用的螺旋星系相比，早期LIRG并合系统中恒星形成增强的空间范围和时间尺度如何？
• RQ2 在不同演化阶段（早期与晚期）的并合系统中，SFR和sSFR的演化有何差异？
• RQ3 观测到的空间分辨SFH在多大程度上与高分辨率流体动力学模拟的预测一致？
• RQ4 为何双鼠星系表现出恒星形成被抑制，尽管其为并合系统，其气体含量和轨道参数如何影响这一现象？
• RQ5 轨道几何结构（如顺行轨道）和气体可用性在决定并合诱导星暴的强度与分布中起何种作用？

主要发现

• 在早期并合系统IC1623W和NGC6090中，最显著的SFR增强（增强因子2–7倍）发生在最近30 Myr内，且为空间扩展型，影响了中心区域（r < 0.5 HLR）和外盘区域（r > 1 HLR）。
• 对于更晚期的并合系统NGC2623，持续约1 Gyr的恒星形成阶段导致SFR相比对照螺旋星系增强约2–3倍，且在最近30 Myr内出现中心SFR的峰值（增强因子3倍）。
• 三个LIRG并合系统（IC1623、NGC6090、NGC2623）的空间分辨SFH与高分辨率模拟结果一致，显示出首次近日点通过后的空间扩展星暴，以及并合后核区的爆发。
• 双鼠星系，特别是Mice B，与对照螺旋星系相比表现出恒星形成被抑制，其较低的气体分数和顺行轨道构型对现有模型构成挑战。
• 最近30 Myr内，sSFR的增强在IC1623W中最高（2–7倍），而在300 Myr时间尺度上，IC1623W再次显示出最强的增强，表明其经历了一次近期且强烈的爆发。
• 只有NGC2623在最近1 Gyr内表现出显著的质量增长，中心区域增强3倍，盘面区域增强2倍，表明存在一次持久的、由并合驱动的恒星形成事件。