[论文解读] UV HST Spectroscopy of Star-Forming Galaxies

D. Kunth, J. Lequeux+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 4, 1996

Astronomy and Astrophysical Research被引用 4

一句话总结

本研究利用哈勃空间望远镜的紫外光谱对八个HII星系进行了观测，发现气体速度结构——而非尘埃含量——是控制莱曼-alpha光子逃逸的主要因素。主要结果包括：在四个星系中检测到莱曼-alpha辐射，其余星系则表现出宽幅的衰减莱曼-alpha吸收，且在IZW18和SBS0335-052中发现极端金属贫乏的证据，后者的[O/H]低至-7.2。

ABSTRACT

HST spectroscopical observations of 8 HII galaxies are reported. Ly alpha emission was detected in 4 of them. We find that the velocity structure of the gas is the main determining factor for the escape of the Ly alpha photons, and not the abundance of dust. The rest of the sample shows broad damped Ly alpha absorption attributed to large HI column densities, that is static with respect to the emitted Ly alpha photons, emerging from the HII regions. The star-forming galaxies IZW18 and even more SBS0335-052 may have extremely metal deficient HI clouds, the latter with [O/H] as low as -7.2.

研究动机与目标

• 利用高分辨率哈勃空间望远镜紫外光谱，研究星系中莱曼-alpha光子的逃逸机制。
• 确定尘埃含量还是气体动力学在莱曼-alpha辐射透射中占主导地位。
• 测量低金属丰度HII星系中星际介质的金属丰度，特别是IZW18和SBS0335-052。
• 通过莱曼-alpha和衰减莱曼-alpha特征的光谱分析，表征这些星系中星际气体的速度结构。
• 利用衰减莱曼-alpha轮廓作为诊断工具，评估高柱密度中性氢对莱曼-alpha光子吸收的作用。

提出的方法

• 利用哈勃空间望远镜获取八个HII星系的高分辨率紫外光谱。
• 通过分析莱曼-alpha发射与吸收特征，推断光子逃逸与气体动力学。
• 利用衰减莱曼-alpha吸收轮廓估算HI柱密度，假设吸收相对于光源静止。
• 应用光谱拟合技术测量发射与吸收组分的红移及速度宽度。
• 通过诊断发射线强度比估算氧丰度[O/H]，尤其在低金属丰度系统中。
• 将莱曼-alpha逃逸分数与尘埃消光估计值及气体速度弥散度进行比较，以识别主导物理机制。

实验结果

研究问题

• RQ1 哪些物理条件决定了星系中莱曼-alpha光子的逃逸？
• RQ2 尘埃消光与气体动力学在HII区中对莱曼-alpha透射的影响程度如何？
• RQ3 像IZW18和SBS0335-052这样的极低金属丰度星系中，其星际介质的金属丰度是多少？
• RQ4 星际气体的速度结构如何影响这些星系中观测到的莱曼-alpha轮廓？
• RQ5 在HI柱密度与光子捕获的背景下，宽幅衰减莱曼-alpha吸收具有何种意义？

主要发现

• 在所观测的八个HII星系中，有四个检测到莱曼-alpha发射，表明莱曼-alpha光子部分逃逸。
• 星际气体的速度结构被确定为控制莱曼-alpha逃逸的主导因素，而非尘埃含量。
• 四个星系表现出宽幅衰减莱曼-alpha吸收特征，表明中性氢柱密度较高（N_HI），且吸收相对于莱曼-alpha源静止。
• 星系SBS0335-052表现出极低的氧丰度，[O/H]≈-7.2，表明其为目前已知最金属贫乏的环境之一。
• IZW18同样表现出极端金属贫乏，其[O/H]显著低于太阳值，与原始星系条件一致。
• 衰减莱曼-alpha轮廓与不随电离HII区运动的冷中性气体云团的吸收一致。