核心概念
JWST/NIRCamとSubaru/MOIRCSを用いたPaβとHαの二重狭帯域撮像観測により、スパイダーウェブ原始銀河団(z=2.16)のHα輝線銀河の減光は通常の星形成活動で説明できることが明らかになった。
本論文は、宇宙空間における最も巨大かつ詳細に研究されている銀河団の一つである、z=2.16に位置するスパイダーウェブ原始銀河団を対象とした研究論文である。この論文では、JWST/NIRCamのCycle 1プログラムID #1572で得られたPaβ狭帯域および広帯域の撮像データと、Subaru/MOIRCSの観測データを用いて、Hα輝線銀河の星形成活動と減光について分析を行っている。
データセットとサンプル選択
JWST/NIRCamのF405N狭帯域フィルターを用いて、z≈2.16におけるPaβ輝線を観測。
Subaru/MOIRCSのNB2071フィルターを用いた過去の観測データから、同じ領域におけるHα輝線銀河のサンプルを収集。
これらのデータセットを組み合わせることで、HαとPaβ輝線の両方を観測できる58個のHα輝線銀河(HAE)を特定。
分光学的赤方偏移が確認されている33個のHAEと、確認されていない25個のHAEの2つのサブセットに分類。
解析手法
NIRCamとMOIRCSの画像の画素スケールとPSFを homogenize することで、機器間およびフィルター間で一貫したフラックス測定を実現。
二重狭帯域撮像観測データから得られたPaβとHα輝線のフラックス比を用いて、星間減光量を定量化。
銀河の星形成率を、減光の影響を考慮した上で算出。
結果
スパイダーウェブ原始銀河団に属する大部分のHAEは、AV ≈0 −3等級の範囲のVバンド減光を示す。これは、この宇宙年代における通常の星形成銀河と一致する。
減光補正後のPaβ星形成率は、同時期の主系列星銀河と一致。
原始銀河団の大規模構造における減光への環境的な影響を調査した結果、銀河の減光度と、位相空間位置、銀河団中心からの距離、局所密度などの環境指標との間に相関関係は見られなかった。
結論
これらの結果は、スパイダーウェブ原始銀河団の主要な銀河集団における塵の生成が、大規模構造全体にわたるスムーズなガス降着によって促進される永続的な星形成活動によって駆動されているというシナリオを支持している。これは、より高赤方偏移で進化の進んでいない原始銀河団の中心部における観測とは対照的に、スパイダーウェブ原始銀河団内での星形成と塵の生成を促進する上で、重力相互作用の役割が低いことを示唆している。
統計
スパイダーウェブ原始銀河団の質量は、M500 > 3.5 × 10^13 M⊙と推定されている。
JWST/NIRCamのF405Nフィルターの積分時間は1.05時間、F410Mフィルターの積分時間は0.36時間。
Subaru/MOIRCSのNB2071フィルターとJWST/NIRCamのF405Nフィルターの透過曲線は完全には一致していないため、スペクトル線がそれぞれの帯域幅の端に位置する天体は除外する必要がある。
Hα/Paβフラックス比から推定されるVバンド減光量は、スパイダーウェブ原始銀河団のHAEでAV = 0 −3等級の範囲である。