[論文レビュー] Globular clusters in the blue compact galaxy ESO~338-IG04 (Tol~1924-416), as tracers of the star formation history. Results from HST/WFPC2 observations

Göran Östlin, N. Bergvall+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 7, 1998

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 3

ひとこと要約

HST/WFPC2による画像観測を用いて、この研究では金属量が低く青色コンact銀河であるESO~338-IG04に、質量が大きく空間的に広がった点源の集団を発見した。分析の結果、年齢分布に複数のピークが認められ、<30 Myrから~10 Gyrにわたる範囲をカバーしており、過去および現在の合体によって引き起こされた断続的な星形成を示唆している。銀河は現在の星形成バーストが収束するにつれ、球状星団を多く有する系へと進化している可能性がある。

ABSTRACT

Multicolour images of the starbursting metal poor blue compact galaxy ESO338-IG04 have been obtained with WFPC2/HST. In the images we find numerous point-like sources concentrated towards the main body of the galaxy, which we identify as globular cluster candidates. We show that these objects are physically associated with the galaxy and that they are spatially extended. Given their high intrinsic luminosities, these objects cannot be individual stars. Using photometric evolution models we show that the objects constitute a rich population of massive star clusters with ages ranging from a few Myr to 10 Gyr, and masses ranging from 10^4 to more than 10^7 solar masses. We show that these objects are most likely globular clusters of varying age. There are peaks in the age distribution of the clusters: at &lt;30 Myr, ~100 Myr, ~600 Myr, 2.5-5 Gyr and ~10 Gyr. The youngest objects are found in the crowded starburst region. The galaxy presently appears to be involved in a merger, which is the probable cause of the present globular cluster formation. The presence of a numerous intermediate age (2.5 to 5 Gyr) population of globular clusters, suggests that a previous merger might have occurred. As the starburst fades, this galaxy will become very rich in globular clusters. Transforming all objects to an age comparable to that of Milky Way globular clusters reveals a luminosity function similar to the Galactic. We suggest that this galaxy is the result of a merger between a dwarf elliptical and a gas rich dwarf. The possibility of dating the globular clusters offers an efficient way of studying the history of violent star formation in this and similar galaxies.

研究の動機と目的

• 高分解能のHST/WFPC2画像を用いて、青色コンact銀河ESO~338-IG04内の点状源を特定・特徴づけること。
• これらの源が銀河と物理的に関連しているか、背景の星や個々の星とはどのように区別できるかを特定すること。
• 観測された色と等級に基づき、光度変化モデルを用いて同定された対象の年齢と質量を推定すること。
• 球状星団集団の年齢分布を通じて、銀河の星形成歴を調査すること。
• 現在の星形成バーストが収束するに伴う銀河の進化的未来を、ミルキーウェイの球状星団の等級関数と比較することで評価すること。

提案手法

• ハッブル宇宙望遠鏡搭載のワイドフィールド・プラネタリー・カメラ2（WFPC2）を用いて、ESO~338-IG04のマルチカラー画像を取得すること。
• 銀河の中心部に集中する点状で空間的に広がった源を特定し、球状星団候補と一致すること。
• 観測された色と等級に基づき、光度変化モデルを用いて、クラスタ候補の年齢と質量を推定すること。
• 観測されたクラスタの等級関数を、共通の年齢に合わせて変換したミルキーウェイの球状星団の等級関数と比較すること。
• 空間的分布と等級の分析により、個々の星を除外し、銀河との物理的関連を確認すること。
• 年齢分布のピークを、合体イベントによって引き起こされた複数回の星形成エピソードの証拠として解釈すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ESO~338-IG04内の点状源は、銀河と物理的に関連しており、球状星団とみなせるものか？
• RQ2 ESO~338-IG04の球状星団集団の年齢分布はどのようなものか？ これにより過去の星形成エピソードはどのように明らかになるか？
• RQ3 これらのクラスタの質量と等級は、ミルキーウェイの球状星団と比較してどの程度か？
• RQ4 銀河の合体は、観測された星形成およびクラスタ形成に果たす役割は何か？
• RQ5 現在の星形成バーストが収束するに伴い、ESO~338-IG04の球状星団集団の進化的未来はどのようなものか？

主な発見

• 質量が10^4から10^7太陽質量を超える、豊富な質量の星団集団が同定された。
• クラスタの年齢分布には、<30 Myr、~100 Myr、~600 Myr、2.5–5 Gyr、~10 Gyrに明確なピークが認められ、複数回の星形成エピソードを示している。
• 最も若いクラスタは、中心部の密集した星形成バースト領域に位置し、活発な星形成と整合的である。
• 中年齢集団（2.5–5 Gyr）が顕著に存在することは、以前の合体イベントの存在を示唆し、合体駆動の進化歴を支持する。
• ミルキーウェイの球状星団の年齢に合わせて変換したクラスタの等級関数は、銀河の等級関数とよく一致する。
• この銀河は、矮星系楕円銀河とガスを多く含む矮星系の合体によって形成された可能性が高く、現在と過去の合体が球状星団系の形成を駆動している。