PMAS observing campaign at Calar Alto 3.5m Telescope "Initial conditions for Lyman-alpha radiative transfer in galaxies"
Final Report Abstract
Die Lyα Emissionslinie ist eine etablierte Observable von Galaxien mit hoher Rotverschiebung, die aufgrund einer großen Äquivalentbreite sowie der Dopplerverschiebung aus dem UV in den optisch-visuellen Spektralbereich gut zu messen ist. Da es sich um eine Resonanzlinie handelt, ist die Interpretation der Linienstärke, insbesondere zur Messung von Sternentstehungsraten, nicht trivial. Der Strahlungstransport wird stark durch komplexe Zusammenhänge der Struktur und physikalischer Eigenschaften in der jeweiligen Galaxie beeinflusst, z.B. durch Dichte, Anwesenheit von Staub, Kinematik, die Verteilung des neutralen Wasserstoffgases und etwaiger Klumpung. Der komplizierte Weg von Lyα Photonen beim Entweichen aus einer Galaxie wird bestimmt durch Absorption in Staub und Streuung im neutralen Gasmedium. Deren Geometrie, Geschwindigkeitsfelder und Klumpung bestimmen letzlich das beobachtete Profil der Lyα Emissionslinie. Zusätzlich wirken starke kinematische Prozess, z.B. Ausflüsse oder hochgradig turbulente Medien, auf die freie Weglänge von Lyα Photonen und beeinflussen die Wahrscheinlichkeit, mit der sie aus der Galaxie entweichen können. Solche Regionen sind durch hohe Sternentstehungsraten gekennzeichnet, und es werden kompakte Sternhaufen gebildet. Supernovaexplosionen von massereichen Sternen setzen enorme Energiebeträge frei, die in Verbindung mit starken Sternwinden Kavitäten erzeugen, durch die Lyα Strahlung entweichen kann. Sternwinde führen außerdem zu einem Eintrag von Impuls in das interstellare Medium und der Umsetzung in Turbulenz, die ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Entweichwahrscheinlichkeit von Ly Photonen zu spielen scheint. Vorarbeiten dazu im Rahmen der Promotionsarbeit von C. Herenz lieferten aus der Kinematik des ionisierten Wasserstoffs Hinweise aus einen Zusammenhang zwischen Eigenschaften wir der Geschwindigkeitsdispersion oder dem Vorhandensein von Outflows mit der Lyα Entweichwahrscheinlichkeit. Eine direkte Relation zwischen der Kinematik des ionisierten Gases und dem Lyα Strahlungsfeld konnte jedoch bislang noch nicht gefunden werden. Ziel des Vorhabens ist die Gewinnung von räumlich aufgelösten PMAS-Spektren der Hβ und [OIII] Emissionslinien sowie der MgII Absorptionslinie, um die kinematische Analyse der 13 LARS Galaxien, die schon schon hinsichtlich der H Rekombinationslinie untersucht sind, zu ergänzen. Durch Hinzunahme von SDSS-Spektren soll die PMAS-Spektrophotometrie kalibriert werden, um im Ergebnis Extinktionskarten und BPT-Diagramme abzuleiten. Hieraus werden Antworten auf die folgenden Fragen erwartet: Worin besteht der Einfluss von Schockprozessen, die aus den [OIII]-Karten abzulesen sind, auf die Lyα Entweichwahrscheinlichkeit? - Worin bestehen etwaige Unterschiede in der kinematischen Morphologie zu der in Hα? - In welchen Galaxien könnte die kinematische Information die räumliche Verteilung der Lyα Linienemission erklären? - Gibt es Hinweise auf das Vorhandensein von Schocks aufgrund der BPT Diagramme? - Wie ist (auf kpc-Skalen) die Verteilung des Extinktion in diesen Galaxien? - Gibt es eine Verbindung zwischen der Extinktionsverteilung und der Lyα-Karte? Es wurden Untersuchungen dieser Art an den ausstehenden 11 Galaxien des eLARS- Samples erfolgreich durchgeführt. Ergänzend wurde eine Studie über entweichende Lyman-Kontinuum-Strahlung in Mrk71 durchgeführt, ein nahegelegenes Analogon zu den sog. „Green Pea“ Galaxien. http://www.caha.es/news/releases-mainmenu-163/13274-a-nearby-green-pea-galaxy-analog-to-the-first-galaxies-shows-how-theyoung-universe-became-illuminated https://www.aip.de/de/aktuelles/scientific-highlights/nahe-galaxie-bringt-licht-ins-dunkel-des-fruehen-universums
Publications
- 2019 „An IFU investigation of possible Lyman continuum escape from Mrk 71/NGC 2366“, A&A 623, A145
Micheva, G., Herenz, C. E., Roth, M.M., Östlin, G., Girichidis, P.
(See online at https://doi.org/10.1051/0004-6361/201834838)
