[論文レビュー] An optical/NIR survey of globular clusters in early-type galaxies. I. Introduction and data reduction procedures

Ana L. Chies-Santos, S. S. Larsen+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 4, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 87被引用数 17

ひとこと要約

本研究では、ウィリアム・ハーシェル望遠鏡のLIRIS機器を用いた深さのあるKバンド画像と、アーカイブ済みのHST/ACS光学データを組み合わせ、14個の早期型銀河における均質な光学/NIRの球状星団（GC）システムの調査を実施した。著者らは一貫した画像減算およびアストロメトリックなデータ還元手順を確立し、サンプル全体で約1,300個のGCを同定した。そのうちNGC 4486とNGC 4649にはそれぞれ301個および167個のGCが存在し、これはこれまでに得られた中で最大級のNIR光度測定サンプルに属する。

ABSTRACT

Context: The combination of optical and near-infrared (NIR) colours has the potential to break the age/metallicity degeneracy and offers a better metallicity sensitivity than optical colours alone. Previous studies of extragalactic globular clusters (GCs) with this colour combination, however, have suffered from small samples or have been restricted to a few galaxies. Aims: We compile a homogeneous and representative sample of GC systems with multi-band photometry to be used in subsequent papers where ages and metallicity distributions will be studied. Methods: We acquired deep K-band images of 14 bright nearby early-type galaxies. The images were obtained with the LIRIS near-infrared spectrograph and imager at the William Herschel Telescope (WHT) and combined with optical ACS g and z images from the Hubble Space Telescope public archive. Results: For the first time GC photometry of 14 galaxies are observed and reduced homogeneously in this wavelength regime. We achieved a limiting magnitude of K~20-21. For the majority of the galaxies we detect about 70 GCs each. NGC4486 and NGC4649, the cluster-richest galaxies in the sample contain 301 and 167 GCs, respectively. We present tables containing coordinates, photometry and sizes of the GCs available.

研究の動機と目的

• 光学および近赤外線（NIR）光度測定を組み合わせることで、早期型銀河の球状星団システムの均質的かつ代表的なサンプルを確立すること。
• 光学/NIR色の組み合わせによる金属量感受性の向上を活用し、GC研究における年齢／金属量のデゲネラシーを克服すること。
• 母銀河のGCの年齢および金属量を後続分析のために一貫した高品質な光度測定およびアストロメトリックデータセットを提供すること。
• 複数波長、サイズ基準、視認による検査を適用することで、混在物や背景天体による汚染を低減し、GCサンプル選定の信頼性を向上させること。
• GCシステムの性質と母銀河の統合光を関連付けることで、将来的な銀河形成および進化に関する研究を可能にすること。

提案手法

• ウィリアム・ハーシェル望遠鏡（WHT）のLIRIS機器を用いて、14個の早期型銀河の深さのあるKバンド画像を取得した。
• LIRISのKバンドデータと、アーカイブ済みのハッブル宇宙望遠鏡/アドバンスド・カメラ・フォー・サーベイ（HST/ACS）のg（F475W）およびz（F850LP）バンド画像を統合した。
• PHOTソフトウェアを用いて画像の減算および光度測定を実施し、銀河の光を正確にモデルから差し引くことで、源検出の精度を向上させた。
• 段階的な選別基準を適用：絶対等級カット（g < 23）、光学色カット（0.5 < g−z < 2）、サイズカット（1 < R_eff < 15ピクセル）、絶対等級誤差カット（K_err < 0.5）、視認による混在物および誤検出源のフラグ付け。
• 観測条件に応じて、25〜35 ACSピクセルの範囲で変動する見かけの分解能に基づき、混在源を除外するためのブレンド半径（R_blend）を定義した。
• 視認による検査を実施し、Kバンドモデル減算の中心残差部に存在する対象および顕著な背景銀河を除外した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 光学/NIR光度測定は、光学のみの研究に比べて、球状星団システムにおける年齢と金属量の分離をどのように改善するか？
• RQ2 LIRIS機器のNIR光度測定は、SOFI や ISAAC などの他の機器と比較して、信頼性と一貫性があるか？
• RQ3 複数波長、サイズ基準、視認による検査を組み合わせた基準は、混在した領域における混在物および非GC源による汚染をどれほど効果的に低減できるか？
• RQ4 均質な光学およびNIRデータを用いた調査において、近傍の早期型銀河に通常存在する球状星団の数および分布はどの程度か？
• RQ5 GCシステムの性質は、母銀河の形成歴をどれほど正確に反映できるか？

主な発見

• 本調査ではKバンドで限界等級がK ~ 20–21に達し、早期型銀河内の明るさの弱いGCの検出が可能となった。
• 14個の銀河の大部分において、g ≤ 23のGCが約70個検出された。これは、一貫性があり信頼性の高い源抽出を示している。
• NGC 4486とNGC 4649は最も豊富なGCシステムを有しており、それぞれ301個および167個のGCが同定された。これは、これまでに得られた中で最大級のNIR光度測定サンプルに属する。
• LIRISデータとSOFI・ISAACデータの比較による光度校正の妥当性が確認され、差異が約0.1 mag以内であった。これにより、光度測定パイプラインの信頼性が裏付けられた。
• PHOTによる光度誤差は、実際の値よりも約2倍小さく見積もられていたため、誤差推定値に補正を加える必要があった。
• 視認による検査では、初期候補の3〜20％が除外された。特にGCが最も豊富なNGC 4486では20％の除外が必要だったが、これは視認による品質管理の重要性を裏付けた。