[論文レビュー] The central region of the Fornax cluster -- III. Dwarf galaxies, globular clusters, and cD halo - are there interrelations?

M. Hilker, L. Infante+1 more|ArXiv.org|May 10, 1999

Spectroscopy and Laser Applications被引用数 63

ひとこと要約

本論文は、Fornax銀河団中心銀河NGC 1399の豊富な球状銀河団（GCS）およびcDハローが、矮小銀河の降着と崩壊によって形成された可能性を検討する。ガスを伴わないおよびガスを伴う矮小銀河の降着——球状銀河団とガスの剥ぎ取り、および剥ぎ取られたガスからの局所的GCS形成——が、観測された二重ピークの金属量分布と中央GCSの高い特有数密度（$S_N$）を説明できると提唱するが、すべての制約を満たすには追加のメカニズムがおそらく必要である。

ABSTRACT

In this paper we briefly review the properties of the dwarf galaxy population at the core of the Fornax cluster, as well as the properties of the extraordinary rich globular cluster system and the cD halo around the central galaxy NGC 1399. In turn, the question whether a scenario in which dwarf galaxies have been accreted and dissolved in the cluster center can explain the observed properties is addressed. The possibility of accretion of a certain number of dwarf galaxies, the stripping of their globular clusters and gas, and the formation of new globular clusters from stripped infalling gas are discussed. An increase in the specific frequency of the central globular cluster system is only possible, if the infalling gas from stripped dwarfs formed globulars very efficiently and/or accreted and stripped dwarf galaxies possessed a rich globular cluster system themselves. In conclusion, we argue that although the dwarf galaxy infall is a very attractive scenario to explain a number of properties in the system there are probably other physical mechanisms that also take place.

研究の動機と目的

• Fornax銀河団の中心球状銀河団（GCS）およびcDハローの形成が、矮小銀河の降着によって説明可能かどうかを特定すること。
• 矮小銀河の降着が、NGC 1399周辺で観測された二重ピークの金属量分布と高い特有数密度（$S_N$）を生じる可能性を評価すること。
• 降着シナリオが観測された性質を再現するための条件（GCS形成効率や初期光度関数の傾きなど）を評価すること。
• ガスを伴わない矮小銀河の降着だけが金属貧乏なGCSの集団を説明できるかどうかを検討し、金属豊富なGCS形成にガスを伴う降着が必要かどうかを検討すること。
• 矮小銀河降着以外のプロセス（例：より質量の大きな銀河の剥ぎ取り）が、中心系の重元素を豊富にする役割を果たす可能性を検討すること。

提案手法

• Fornax銀河団の密度の高い中心ポテンシャルへのガスを伴わないおよびガスを伴う矮小銀河の降着をモデル化する。
• 剥ぎ取られた降着ガスからの球状銀河団形成効率を推定し、星形成爆発や合体銀河の状態と比較する。
• 初期型矮小銀河に既存の球状銀河団システムが降着・剥ぎ取りされるのをシミュレーションし、中央GCSへの寄与を評価する。
• 観測された$S_N$値と一致させるために、矮小銀河の初期光度関数（LF）の微弱な端の傾き（$\alpha$）に必要な値を分析する。
• 金属量の制約を用いて年齢分布と形成順序を推定する：金属豊富なGCSは金属貧乏なGCSよりも少なくとも2 Gyr古くなければならない。
• 理論的およびシミュレーションに基づく推論を用いて、高降着率と長期間にわたる剥ぎ取られたGCSの動的整合性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 1399周辺の球状銀河団システムの観測された二重ピークの金属量分布は、矮小銀河の降着と崩壊によって説明可能か？
• RQ2 中央GCSの高い特有数密度（$S_N$）を説明するには、剥ぎ取られたガスからの球状銀河団形成効率がどの程度必要か？
• RQ3 ガスを伴わない矮小銀河の降着だけが金属貧乏なGCS集団を説明できるのか、それとも剥ぎ取られたガスからの追加形成が必要か？
• RQ4 観測された金属量と$S_N$値が、矮小銀河の初期光度関数の微弱な端の傾きにどのような制約を課えるか？
• RQ5 矮小銀河降着シナリオに観測的または動的整合性の欠如があり、より大きな銀河の剥ぎ取りなどの追加プロセスが必要である可能性があるか？

主な発見

• ガスを伴わない矮小銀河の降着だけでは、初期光度関数の非常に急な微弱な端の傾き（$\alpha < -1.4$）を持つ場合を除き、観測された金属貧乏なGCS集団を説明できない。この場合、予測される平均金属量は観測値より0.5 dex金属が乏しくなる。
• 中央GCSの観測された$S_N \approx 10$を達成するには、約6000個の矮小銀河が降着する必要があり、そのうち約50％の微弱な矮小銀河（$-12.5 < M_V < -10.5$）が少なくとも1つの球状銀河団を有する必要がある。
• 剥ぎ取られたガスからの局所的GCS形成による$S_N$の顕著な増加は、星形成爆発や合体銀河と同等の高いGCS形成効率が実現される場合にのみ可能である。
• 金属豊富なGCSが主に剥ぎ取られたガスから形成された場合、ガスは少なくとも$[Fe/H] \approx -1.0$ dexまで事前に重元素で豊かでなければならない。これは、金属豊富なGCSが金属貧乏なGCSよりも少なくとも2 Gyr古いかつ、形成が遅れていることを示唆する。
• GCSの二重ピークの金属量分布は、金属豊富なクラスターが少なくとも2 Gyrの遅れをもって形成されたことを示し、顕著な年齢差が存在することを意味する。
• 矮小銀河の降着は、cDハローおよび中心GCSの形成に妥当なメカニズムであるが、きびしい制約から、追加のプロセス（例：NGC 1380 や NGC 1404 などのより質量の大きな銀河の剥ぎ取り）が関与している可能性が高い。