[論文レビュー] A Catalog of Extended Clusters and Ultra-Compact Dwarf Galaxies - An Analysis of their Parameters in Early- and Late-Type Galaxies

R. C. Bruens, Pavel Kroupa|arXiv (Cornell University)|Sep 19, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 117被引用数 20

ひとこと要約

この論文は、拡張星集合体（EOs）である拡張集団（ECs）および超コンactな矮星系（UCDs）を含む、これまでで最大のカタログを構築し、初期型および後期型銀河におけるその構造的パラメータを分析している。EOsは、$r_{\rm eff}$ 対 $M_{\rm V}$ 平面上で球状星団と連続的なシーケンスを形成しており、明るさに依存するサイズの上限と、$M_{\rm V} \approx -6.5$ mag でピークを示す光度関数を持つことが判明し、星団複合体の合体による形成起源を強く支持している。

ABSTRACT

Extended stellar clusters with effective radii larger than 10 pc have been found in various environments. Objects with masses comparable to globular clusters (GCs) are called extended clusters (ECs), while objects with masses in the dwarf galaxy regime are called ultra-compact dwarf galaxies (UCDs). The paper analyses the observational parameters luminosity, effective radius, and projected distance to the host galaxy, of all known ECs and UCDs and the dependence of these parameters on the type and the luminosity of their host galaxy. We searched the available literature to compile a catalog of star clusters larger than 10 pc. As there is no clear distinction between ECs and UCDs, both types of objects will be called extended stellar objects (EOs). In total, we found 813 EOs of which 171 are associated with late-type and 642 with early-type galaxies. EOs cover a luminosity range from about MV = -4 to -14 mag. However, the vast majority of EOs brighter than -10 mag are associated with elliptical galaxies. At each magnitude EOs are found with effective radii between 10 pc and an upper size limit, which shows a clear trend: the more luminous the object the larger is the upper size limit. For EOs associated with early-and late-type galaxies, the luminosity functions peak at -6.40 and -6.47 mag, respectively, which is about one magnitude fainter than the peak of the GC luminosity function. EOs and GCs form a coherent structure in the reff vs. MV parameter space, while there is a clear gap between EOs and early type dwarf galaxies. However, there is a small potential overlap at the high-mass end, where the most extended EOs are close to the parameters of compact elliptical galaxies. We compare the EO sample with numerical models and conclude that the parameters of the EO sample as a whole can be very well explained by a star cluster origin, where EOs are the results of merged cluster complexes.

研究の動機と目的

• 有効半径 $r_{\rm eff} > 10$ pc の拡張星集合体（EOs）であるECsおよびUCDsを、包括的かつ最新のカタログとして構築すること。
• EOのパラメータ（明るさ $M_{\rm V}$、有効半径 $r_{\rm eff}$、投影距離 $R_{\rm proj}$）が、主星系のタイプや明るさにどのように依存するかを分析すること。
• 観測されたEOの構造的パラメータが、星団複合体（CCs）の合体による形成シナリオによって説明可能かどうかを検証すること。
• 特に、明るくかつ広がったEOの検出に際して、既存の調査における完全性と検出バイアスを評価すること。

提案手法

• 多様な銀河環境から $r_{\rm eff} > 10$ pc を満たす813個のEOを含むカタログを構築するための体系的文献調査。
• 主星系の形態と明るさに基づき、EOを初期型と後期型の主星系に属するものに分類すること。
• 光度関数、$r_{\rm eff}$ 対 $M_{\rm V}$ 分布、および主星系明るさに伴う傾向の統計的分析。
• EOの観測されたパラメータを、星団複合体（CCs）の合体を模擬した数値シミュレーションの予測と比較し、形成シナリオを検証すること。
• 複数のソースから得た標準化されたパラメータ（例：$r_{\rm eff}$、$M_{\rm V}$、$R_{\rm proj}$）を用いたリファレンスカタログの使用と、一貫性を保つための品質管理。
• 確認済みEO（175個）と候補EO（638個）を別々に分析し、構造的傾向の妥当性を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 初期型および後期型銀河におけるEOの有効半径と絶対等級の分布はどのように分布しているか？
• RQ2 EOの光度関数は、球状星団や矮星系のそれとどのように比較できるか？
• RQ3 主星系明るさと関連するEOの明るさまたはサイズとの間に、体系的な傾向があるか？
• RQ4 観測されたEOの構造的パラメータは、星団複合体の合併による形成シナリオで説明可能か？
• RQ5 EOと初期型矮星系との間の $r_{\rm eff}$ 対 $M_{\rm V}$ 平面上のギャップの意味は何か？

主な発見

• カタログには813個のEOが含まれており、うち642個が初期型銀河に、171個が後期型銀河に関連している。Vバンド等級は $M_{\rm V} = -4$ から $-14$ mag の範囲をカバーしている。
• $M_{\rm V} = -10$ mag より明るいEOの大部分は巨大楕円銀河に関連しており、高明るさ域では主星系明るさに強く依存していることが示唆される。
• EOの上限サイズは明るさに伴い増加し、$M_{\rm V} = -5$ mag では約30 pc、$M_{\rm V} = -14$ mag では約100 pc に達する。
• 初期型銀河を主星系とするEOの光度関数は $M_{\rm V} \approx -6.40$ mag でピークを示し、後期型銀河では $-6.47$ mag でピークを示す。これは球状星団の光度関数のピークより約1等級明るさが小さい。
• EOと球状星団は、$r_{\rm eff}$ 対 $M_{\rm V}$ 平面上で一貫したシーケンスを形成しており、初期型矮星系とは明確に分離しているが、高質量端ではコンパクト楕円銀河と潜在的な重複がある可能性がある。
• 極端な物体（例：VUCD7）のコア・ハロ表面等級プロファイルを含め、EOの観測された構造的パラメータは、合体星団複合体の数値モデルでよく再現されており、EOの星団起源を支持する。