Spiral銀河における 星形成史について 前林・平社・清水 1. 要するに ・渦巻き銀河の色を測定。(前林) ・モデルで色を計算。(平社) ・二色図上で両者を比較。(清水) 観測に最も合うモデルから、年齢、星形 成史などを推定。 2. テーマ設定の背景 ・銀河の構造について知りたい。 ・渦巻銀河内の星形成に注目。 ・HSTは、遠方の銀河も分解できる。 各部分の星形成( = 構造) ・今回用いた手法 z~1の銀河に適している。 SFR density ・z~1 の銀河を解析すると、星形成の時間変化 もわかる。(かもしれない。) SFRがz ~ 1で急激に変化。 z Bell 2004 3. 渦巻き銀河の色を測定 ・使ったデータ画像: GOODS Version 2.0 HST ACS Imaging Data. http://archive.stsci.edu/pub/hlsp/goods/v2/ ・解析ソフト: IRAF, GALFIT. ・赤方偏移の情報: TEAM KECK TREASURY REDSHIFT SURVEY IN THE GOODS-N FIELD. http://tkserver.keck.hawaii.edu/tksurvey/data_access/map/tks_map.php 3.1 どんな解析をしたか? 1. GOOD-Nから、赤方偏移が既知の銀河を見つ け、切り出す。 2. 渦巻銀河をバルジ成分とディスク成分に 分解し、各々の色を測定。(GALFIT) 3. ピクセルごとの銀河の色を測定。 二色図上に、銀河の各部分の色を プロットするためのデータ。 3.2 基本的な知識 ・バルジとディスクの光度プロファイル。 ディスク: exponential profile. バルジ: de Vaucouleurs profile. ・等級について 等級は、AB等級で計算。 3.3 バルジとディスクの等級 GALFITに以下のファイルを渡す。 1. 2. 3. 4. 5. 切り出した銀河の画像 PSF σファイル フィッティング パラメータの初期値を書いたファイル パラメータの制限を書いたファイル 元の画像+フィットした画像+引いた画像 B V I Z z = 0.10556 200 pixel 11 kpc DA = 380 kpc DL = 470 kpc (i band) z = 0.25368 200 pixel 22 kpc DA = 780 kpc DL = 1200 kpc (v band) z = 0.84705 100 pixel 22 kpc DA = 1500 kpc DL = 5200 kpc (z band) 3.4 ピクセル毎の銀河の色 各ピクセル毎の等級 各ピクセル毎の色 z = 0.10556 B-V z = 0.10556 V-I z = 0.10556 I-Z z = 0.27746 B-V z = 0.27746 V-I z = 0.27746 I-Z z = 0.56026 B-V z = 0.56026 V-I z = 0.56026 I-Z GALAXEVによる銀河スペクトルのモデル化 ・種族合成モデルを用いて渦巻き銀河が持つカ ラー進化を表し銀河の年齢などの情報を引き 出す ・計算にはGALAXEVを用いた ・等級はAB等級とし使用したフィルタは HST/ACS F435W、F606W、F775W、 F850lpである 種族合成モデル ・銀河の持つスペクトルは個々の星のスペクト ルの足し合わせ ・簡単なモデルでも観測結果と符合する ・今回のモデル計算では重元素量を太陽と同じ に仮定 年齢決定に大きく前進 目標 モデルと観測との比較により以下のパラメータを決定 可能 :星形成の活発さの指標。 :ダスト(星間物質)が持つ光学的厚み Z:重元素量 今回は固定 age:銀河形成からの経過時間 カラーを記述するファクター(1)初 期質量関数(IMF) :質量m~m+dm にある星の個数。 1 に規格化 サルピーターIMFは観測 とよい一致 カラーを記述するファクター(2)星 形成効率(SFR) スタンダードモデルを使用。 は単位時 間あたりに星形成に使われる質量 :典型的な星形成の時間。 カラーを記述するファクター(3)ダ ストによる減光 ・波長の短い光子はより多く吸収され(パワー ローで簡単化)、若い星は周囲の水素ガスを 電離 ・モデル計算には の形で挿入 ダストを記述する式 ・星間物質とHⅡ領域からなるダストモデル t< = t> =0.3、m=0.7がMWなどの観測と合う カラーを記述する式 銀河が放つフラックスには過去の星形成の情 報が含まれる 重元素量、時間の関数 フィルタ関数を乗じてバンドフラックスとする ダストの違いによるカラーのz依存性 ・始点がずれているのはダスト減光からくる赤化の影響 ・時間の経過で赤い星の分布が多くなりダスト減光は効かなく なる Zの違いとカラーの 依存性 ・星形成が盛んだとカラー進化のスピードが鈍る ・赤方偏移が大きいと が決まれば年齢決定が易しくなりそう である 推測 ・z=2から5Gyr経過すると大体z=1~0.5に相当 カラートラック上で著しい進化を するので年齢を決めやすい z=1近辺で年代決定に有利 Fittingの方法 ・ 最尤法 4 L[t , Z , E ( B V )] n 1 2 ( cn C n ) 1 exp 2 2Cn 2 Cn Cn , Cn : 測定値、誤差 cn : 理論値 最大になるところがbest fit。 結果 (1) 結果 (2) : age bulgeの方がdiskより年老いている。 結果 (3) : τ bulgeの方がdiskより値が小さい。つまり、bulgeの方が 星形成のタイムスケールが短い。 結果 (4) : dust dustはbulgeとdiskで違いが見られなかった。 結果 (5) : SFR bulgeよりdiskの方が星形成が活発。 問題点 ・ z依存性 今回の用いたHSTのBバンドのデータは、z が増えると、カウント値がかなり小さくなって いった。 ・ 金属量 今回はsolor-metallicityだけ考えたが、いろ いろなmetallicityを考える必要がある。 ・ 質量 質量光度比を定数と仮定すると、~1012M☉と なり、典型的な銀河の質量になるが、質量光度 比が定数とは限らない。 参考文献 ・ Abraham R.G., Ellis R.S., Fabian A.C., Tanvir N.R. and Glazebrook K., 1999, MNRAS, 303, p.641-658 ・ Bruzual A., G., Charlot, S., 2003, MNRAS, in press ・ Charlot, S., Fall, S. M., 2000, ApJ, 539, 718 ・ Fukugita, M., Ichikawa, T., Gunn, J. E., Doi, M., Shimasaku, K., Schneider, D.P. 1996, AJ, 111,1748 ・ Schneider P., 2006, Extragalactic Astronomy and Cosmology, Springer
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