[論文レビュー] The Fornax Deep Survey with VST. V. Exploring the faintest regions of the bright early-type galaxies inside the virial radius

E. Iodice, Marilena Spavone+16 more|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Dec 3, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 113被引用数 28

ひとこと要約

本研究では、VST Fornax Deep Survey の深さのあるマルチバンド画像を用い、Fornax銀河団のハッブル半径内（最大で約15効果的半径）に位置する明るい初期型銀河（ETGs）の微弱な外縁領域をマッピングした。表面輝度は μr = 27 mag/arcsec² 未満に達した。非対称な星間ハローと FCC 143 と FCC 147 の間の微弱なフィラメントが検出され、進行中の相互作用を示しており、W-NWサブクランプは銀河団の吸着によって生じたもので、構造的および銀河団内バリオンの集積が引き起こされた可能性がある。

ABSTRACT

This paper is based on the multi-band (ugri) Fornax Deep Survey (FDS) with the VLT Survey Telescope (VST). We study bright early-type galaxies (m_B<15 mag) in the 9 square degrees around the core of the Fornax cluster, which covers the virial radius. The main goal of the present work is to provide the analysis of the light distribution for all galaxies out to unprecedented limits (in radius and surface brightness) and to release the main products resulting from this analysis in all FDS bands. From the isophote fit, we derive the azimuthally averaged surface brightness profiles, the position angle and ellipticity profiles as a function of the semi-major axis. In each band, we derive the total magnitudes, effective radii, integrated colors and stellar mass-to-light ratios. The long integration times, the arcsec-level angular resolution of OmegaCam@VST and the large covered area of FDS allow us to map the light and color distributions out to large galactocentric distances (up to about 10-15 R_e) and surface brightness levels beyond mu_r = 27 mag/arcsec^2 (mu_B > 28 mag/arcsec^2). Therefore, the new FDS data allow us to explore in great detail the morphology and structure of cluster galaxies out to the region of the stellar halo. The observations suggest that the Fornax cluster is not completely relaxed inside the virial radius. The bulk of the gravitational interactions between galaxies happens in the W-NW core region of the cluster, where most of the bright early-type galaxies are located and where the intra-cluster baryons (diffuse light and GCs) are found. We suggest that the W-NW sub-clump of galaxies results from an infalling group onto the cluster, which has modified the structure of the galaxy outskirts (making asymmetric stellar halos) and has produced the intra-cluster baryons (ICL and GCs), concentrated in this region of the cluster.

研究の動機と目的

• Fornax銀河団内の明るい初期型銀河（mB ≤ 15 mag）の光および色分布を、前例のない微弱な表面輝度および広大な半径にまで分析すること。
• 特にハッブル半径（約0.7 Mpc）における銀河構造および星の集団の性質が、銀河団中心からの距離にどのように依存するかを調査すること。
• 散乱銀河団内光や球状星団を含む微弱な準拠構造を同定・特徴づけ、それらを動力学的過程と関連付けること。
• Fornax銀河団が平衡状態にあるのか、それとも重力的相互作用によって進行中の質量集積が継続しているのかを検証すること。

提案手法

• VST/OMEGACAMを用いた深さのある ugriz バンド画像の取得により、9平方度にわたる領域で1秒級の角分解能を達成した。
• 全バンドで等高線フィッティングを用いて、方位平均表面輝度プロファイル、位置角、楕円度プロファイルを抽出した。
• 表面輝度プロファイルから全等級、効果的半径、統合色、星の質量対光度比を導出した。
• 残留マップの詳細な形態的解析により、微弱な準拠構造（散乱光や星のフィラメントなど）を同定した。
• 構造的および光度的パラメータを銀河団中心からの距離と比較し、環境依存性を評価した。
• Sarziら（2018）の補助的スローライドデータを用いて、星の集団の性質および運動学的特性を制約し、さらなる動力学的モデリングに活用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Fornax銀河団内の初期型銀河の構造的パラメータおよび色勾配は、銀河団中心からの距離に応じてどのように変化するか？
• RQ2 銀河団内散乱光および球状星団がW-NWサブクランプ領域に集中している原因は何か？
• RQ3 Fornax銀河団内のETGの星間ハローは対称的であるか、それとも過去の相互作用による潮汐破壊の兆候を示しているか？
• RQ4 銀河団のハッブル半径内において、銀河間の進行中または最近の重力的相互作用の証拠は何か？
• RQ5 Fornax銀河団の動的状態は、完全に平衡状態にあるのか、それともまだ質量集積が進行中の銀河団であるのか？

主な発見

• FDSデータは表面輝度レベル μr ≥ 27 mag/arcsec² に達し、初期型銀河の光プロファイルを約10–15 Re までマッピングし、銀河団内で最も微弱に解像された星間ハローを明らかにした。
• FCC 143 と FCC 147 の間に新たな微弱なフィラメントが検出され、これらの銀河間で進行中または最近の潮汐的相互作用が生じている可能性を示している。
• ETGの星間ハローには顕著な非対称性が認められ、強い重力的相互作用によって形作られた可能性がある。
• 銀河団内散乱光および球状星団がW-NWサブクランプ領域に集中していることは、銀河団の最近の吸着イベントを示唆している。
• データはFornax銀河団がハッブル半径内では完全に平衡状態ではないことを示しており、大多数の相互作用がW-NWコア領域で発生している。
• W-NWサブクランプは、銀河団の外縁部における構造的変化を引き起こし、観測された銀河団内バリオンを生じさせた、落下中の銀河団の残骸である可能性が高い。