[論文レビュー] A study of globular clusters in a lenticular galaxy in Hydra I from deep HST/ACS photometry

Nandini Hazra, Michele Cantiello+5 more|arXiv (Cornell University)|May 18, 2022

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 52被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、ヘクタゴン・クラスタの間隔質量リング状銀河 PGC 087327 の球状星団（GC）システムを、gF475W および VF606W バンドの深宇宙望遠鏡/アトスフィアック・スキャン（HST/ACS）光度法を用いて分析した。波長帯域が狭いにもかかわらず、明確な二峰性色分布を検出するとともに、gF475W バンドにおける GCLF の転回マグニチュードを 26.54 ± 0.10 mag として測定し、距離を 56.7 ± 4.3 Mpc と精緻に特定した。この結果は、GCLF が標準キャンドルとして普遍的であることを支持する。

ABSTRACT

We take advantage of exquisitely deep optical imaging data from HST/ACS in the F475W ($g_{F475W}$) and F606W ($V_{F606W}$) bands, to study the properties of the globular cluster (GC) population in the intermediate mass lenticular galaxy PGC 087327, in the Hydra I galaxy cluster. We inspect the photometric (magnitudes and color) and morphometric (compactness, elongation, etc.) properties of sources lying in an area of $\sim19 imes19$ kpc centered on PGC 087327, and compare them with four neighbouring fields over the same HST/ACS mosaic. This allowed us to identify a list of GC candidates and to inspect their properties using a background decontamination method. Relative to the four comparison fields, PGC 087327 shows a robust overdensity of GCs, $N_{GC}=82\pm9$. At the estimated magnitude of the galaxy, this number implies a specific frequency of $S_N=1.8\pm0.7$. In spite of the short wavelength interval available with the $g_{F475W}$ and $V_{F606W}$ passbands, the color distribution shows a clear bimodality with a blue peak at $\langle g_{F475W}{-}V_{F606W} angle =0.47\pm0.05$ mag and a red peak at $\langle g_{F475W}{-}V_{F606W} angle =0.62\pm0.03$ mag. We also observe the typical steeper slope of the radial distribution of red GCs relative to blue ones. Thanks to the unique depth of the available data, we characterize the GC luminosity function (GCLF) well beyond the expected GCLF turn-over. We find $g^{TOM}_{F475W} = 26.54\pm0.10$ mag and $V^{TOM}_{F606W} = 26.08 \pm 0.09$ mag, which after calibration yields a distance of $D_{GCLF} = 56.7 \pm 4.3(statistical) \pm 5.2(systematic)$ Mpc.

研究の動機と目的

• ヘクタゴン・クラスタの間隔質量リング状銀河 PGC 087327 の球状星団（GC）集団を、深宇宙望遠鏡/アトスフィアック・スキャン（HST/ACS）画像を用いて特徴づけること。
• gF475W および VF606W の波長帯域が限られているにもかかわらず、この系における GC の色分布、半径分布、および光度関数（GCLF）を調査すること。
• GCLF 法を用いて PGC 087327 への正確な距離を導出し、GCLF が標準キャンドルとして普遍的であるかどうかを検証すること。
• GC 集団の特異的密度（S_N）を決定し、同程度の明るさの銀河における期待値と比較すること。

提案手法

• PGC 087327 を中心とする 19 × 19 kpc の領域で、F475W（gF475W）および F606W（VF606W）バンドの深宇宙望遠鏡/アトスフィアック・スキャン（HST/ACS）画像を取得した。
• 結合された HST モザイク画像を用いて、SExtractor を用いて源検出および光度測定を実施し、形状的特徴（凝集度、伸び率）の分析も行った。
• 周囲の4つのフィールドにおける GC 候補数を比較することで背景除去を実施し、銀河固有の GC の過剰密度を特定した。
• GCLF を構築し、注入源のシミュレーションと修正されたフェルミ関数フィットを用いて完全性補正を実施した。
• GCLF の転回マグニチュードを絶対等級関係および赤色量補正を用いて校正し、距離モジュラスと距離を導出した。
• 銀河の視等級と導出された距離モジュラスを用いて、特異的密度（S_N）を推定し、赤色量補正および AB から Vega スケールへのマグニチュード変換を適用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 gF475W および F606W フィルタの波長帯域が狭いにもかかわらず、リング状銀河 PGC 087327 の GC 集団は二峰性の色分布を示すか？
• RQ2 青色 GC と赤色 GC の半径分布は、銀河の表面輝度プロファイルに対してどのように分布しているか？
• RQ3 この系において GCLF の転回マグニチュードを高精度に測定できるか？ その場合、距離はどの程度になるか？
• RQ4 GCLF から導かれた距離は、ドップラー速度距離と一致するか？ これにより GCLF 法が標準キャンドルとして普遍的であることが支持されるか？
• RQ5 GC 集団の特異的密度（S_N）はいくらか？ 類似した銀河における期待値と比較するとどうなるか？

主な発見

• PGC 087327 の GC 集団は、背景フィールドと比較して 82 ± 9 個の GC 候補の顕著な過剰密度を示し、特異的密度 S_N = 1.8 ± 0.7 を得た。
• gF475W−VF606W 色分布は明確な二峰性を示し、青色ピークは ⟨gF475W−VF606W⟩ = 0.47 ± 0.05 mag、赤色ピークは 0.62 ± 0.03 mag であった。
• 半径分布では、赤色 GC が銀河の中心部に集中（α_r ≈ −1.9）、青色 GC はより広がっており、中心に集中しにくい（α_b ≈ −1.7）ことが分かった。
• GCLF の転回マグニチュードは、gTOM_F475W = 26.54 ± 0.10 mag および VTOM_F606W = 26.08 ± 0.09 mag で測定され、完全性限界（>29.5 mag）よりもはるかに明るい値であった。
• 導出された距離モジュラスは (m−M) = 33.77 ± 0.17 mag であり、距離は 56.7 ± 4.3（統計的）± 5.2（系統的）Mpc に相当した。
• GCLF から導かれた距離とドップラー速度距離の一致に加え、σ_GCLF = 0.93 mag の結果は、GCLF 法が標準キャンドルとして普遍的であることを支持する。