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Centro de Astrofísica da Universidade do Porto

Estimating gas masses and dust-to-gas ratios from optical spectroscopy

J. Brinchmann, S. Charlot, G. Kauffmann, T. Heckman, S. D. M. White, C. Tremonti

Resumo
We present a method to estimate the total gas column density, dust-to-gas and dust-to-metal ratios of distant galaxies from rest-frame optical spectra. The technique exploits the sensitivity of certain optical lines to changes in depletion of metals on to dust grains and uses photoionization models to constrain these physical ratios along with the metallicity and dust column density. We compare our gas column density estimates with HI and CO gas mass estimates in nearby galaxies to show that we recover their total gas mass surface density to within a factor of 2 up to a total surface gas mass density of ~75 M pc-2. Our technique is independent of the conversion factor of CO to H2 and we show that a metallicity-dependent XCO is required to achieve good agreement between our measurements and that provided by CO and HI. However, we also show that our method cannot be reliably aperture corrected to total integrated gas mass. We calculate dust-to-gas ratios for all star-forming galaxies in the Sloan Digital Sky Survey Data Release 7 and show that the resulting dependence on metallicity agrees well with the trend inferred from modelling of the dust emission of nearby galaxies using far-IR data. We also present estimates of the variation of the dust-to-metal ratio with metallicity and show that this is poorly constrained at metallicities below 50 per?cent solar. We conclude with a study of the inventory of gas in the central regions, defined both in terms of a fixed physical radius and as a fixed fraction of the half-light radius, of ~70,000 star-forming galaxies from the Sloan Digital Sky Survey. We show that their central gas content and gas depletion time are not accurately predicted by a single parameter, but in agreement with recent studies we find that a combination of the stellar mass and some measure of central concentration provides a good predictor of gas content in galaxies. We also identify a population of galaxies with low surface densities of stars and very long gas depletion times.

Palavras chave
galaxies: evolution - galaxies: fundamental parameters - galaxies: ISM

Advances in Space Research
Volume 432, Página 2112
julho 2013

>> ADS>> DOI

Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) é uma nova, mas muito aguardada, estrutura de investigação com uma dimensão nacional. Ele concretiza uma visão ousada, mas realizável para o desenvolvimento da Astronomia, Astrofísica e Ciências Espaciais em Portugal, aproveitando ao máximo e realizando plenamente o potencial criado pela participação nacional na Agência Espacial Europeia (ESA) e no Observatório Europeu do Sul (ESO). O IA é o resultado da fusão entre as duas unidades de investigação mais proeminentes no campo em Portugal: o Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP) e o Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa (CAAUL). Atualmente, engloba mais de dois terços de todos os investigadores ativos em Ciências Espaciais em Portugal, e é responsável por uma fração ainda maior da produtividade nacional em revistas internacionais ISI na área de Ciências Espaciais. Esta é a área científica com maior fator de impacto relativo (1,65 vezes acima da média internacional) e o campo com o maior número médio de citações por artigo para Portugal.

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