[論文レビュー] An optical/NIR survey of globular clusters in early-type galaxies II. Ages of GC systems and the relation to galaxy morphology

Ana L. Chies-Santos, S. S. Larsen+6 more|arXiv (Cornell University)|Oct 22, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 58被引用数 31

ひとこと要約

本研究では、14個の早期型銀河における球状星団（GC）システムの年齢を、光学的（g, z）および近赤外（Kバンド）の画像測光を用いて調査し、相対色色図と単純星族（SSP）モデルを比較した。S0銀河は、特に金属量が乏しい青いサブクラスにおいて、楕円銀河と比較して顕著に若いGCを有していることが判明した。これは、S0銀河におけるGC形成歴が長期間にわたることを示唆している。一方、NGC 4365のGCシステムは、金属量の違いによる色分布の違いがあるものの、他の巨大楕円銀河と同様に年齢的に整合的であることが示された。

ABSTRACT

Context: Some photometric studies of extragalactic globular cluster (GC) systems using the optical and near-infrared colour combination have suggested the presence of a large fraction of intermediate-age (2-8 Gyrs) GCs. Aims: We investigate the age distributions of GC systems in 14 E/S0 galaxies. Methods: We carry out a differential comparison of the (g-z) vs. (g-K) two-colour diagrams for GC systems in the different galaxies in order to see whether there are indications of age differences. We also compare the different GC systems with a few simple stellar population models. Results: No significant difference is detected in the mean ages of GCs among elliptical galaxies. S0 galaxies on the other hand, show evidence for younger GCs. Surprisingly, this appears to be driven by the more metal-poor clusters. The age distribution of GCs in NGC4365 seems to be similar to that of other large ellipticals (e.g. NGC4486, NGC4649). Padova SSPs with recently released isochrones for old ages (14 Gyrs) show less of an offset with respect to the photometry than previously published models. Conclusions: We suggest that E type galaxies assembled most of their GCs in a shorter and earlier period than S0 type galaxies. The latter galaxy type, seems to have a more extended period of GC formation/assembly.

研究の動機と目的

• 14個の早期型銀河における球状星団（GC）システムの年齢分布を、多波長測光を用いて特定すること。
• 光学および近赤外（NIR）色を組み合わせることで、GC研究における年齢／金属量のデゲネラシーを解消すること。
• 楕円銀河（E）とS0銀河の形態的差異が、GCシステムの年齢に相関するかどうかを調査すること。
• 最近のPadova SSPモデルが観測されたGC色とどの程度整合するかをテストすること、特に古年齢領域での整合性を検証すること。
• 観測された色色散乱が、観測誤差に起因するのか、それとも固有の年齢分散に起因するのかを評価すること。

提案手法

• 14個のE/S0銀河における(g−z) 対 (g−K) 二色図の相対的比較により、年齢差を検出する。
• 観測されたGC色と最近のPadova08単純星族（SSP）モデルを比較し、古年齢領域の新しい等パラメータ曲線を含む。
• AnalySEDフィッティングツールを用いて、SSPスペクトルエネルギー分布（SED）を用いて青いおよび赤いGCサブクラスの中央年齢を導出する。
• δ（デルタ）パラメータを (g−K)–(g−z) 平面で用い、相対的な年齢差を追跡する。
• (g−K) 対 (z−K) 色平面の分析により、水平枝の形状に関連する可能性のある非線形特徴を特定する。
• 確率的効果および観測誤差の評価を行い、固有の散乱と測定ノイズを区別する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 S0銀河の球状星団システムは、楕円銀河のそれと比較して顕著に異なる年齢を持つのか？
• RQ2 NGC 4365のGCシステムで観測された色分布の差は、年齢の違いによるものか、金属量の違いによるものか？
• RQ3 最近のPadova SSPモデル（古年齢領域の改善済み等パラメータ曲線を含む）は、観測されたGC測光とどの程度一致するか？
• RQ4 観測されたGC色色図の散乱は、主に観測誤差に起因するのか、それとも固有の年齢分散に起因するのか？
• RQ5 (g−K) 対 (z−K) 平面における非線形特徴の存在は、水平枝の形状に関連する物理的起源を示唆するのか？

主な発見

• S0銀河では、特に金属量が乏しい青いサブクラスにおいて、楕円銀河と比較して統計的に有意に若い平均年齢のGCを示している。
• NGC 4365のGCシステムの年齢分布は、他の巨大楕円銀河と一致しており、(g−z) 色分布の違いは年齢ではなく金属量の違いに起因するとされる。
• 最新のPadova08 SSPモデルは、以前のモデルと比較して観測測光からのずれが小さく、特に古年齢（14 Gyr）領域で顕著に改善されている。
• Padova08 SSPを用いた場合、大多数の銀河で青いおよび赤いGCサブクラスの中央年齢は1σの範囲内で同一の年齢と一致し、1–14 Gyrの広い年齢範囲を想定できるが、一部のS0銀河を除いてはそうである。
• 銀河の形態的タイプとδパラメータの間に明確な相関が認められ、後期銀河（例：S0）ではより大きな年齢シフトを示しており、これはGCシステムが若いことを示唆している。
• 明るい等級でのδパラメータの残差散乱は、観測誤差では完全に説明できないため、GCシステムに最大数ギガ年程度の固有の年齢分散が存在すると示唆される。