[論文レビュー] The globular cluster system of NGC1316. I. Wide-field photometry in the Washington system

T. Richtler, L. P. Bassino+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2012

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 71被引用数 23

ひとこと要約

本研究では、NGC1316の球状星団系（GCS）の広視野ワシントンフォトリメトリーを提示し、明るいバルジ星団に二峰性の色分布が見られることで、約2 Gyrおよび約0.8 Gyrの二つの異なる形成期が示唆された。外縁部のGCSはC-R ≈ 1.1に単峰性の赤ピークを示し、古く金属量が少ない人口を示唆するが、光度関数の転換点が欠落しているため、顕著な若い成分が存在すると示唆される。7 Gyrの合体前人口に続く二段階の爆発的形成モデルが、観測されたM/Lおよび色プロファイルをよく再現しており、継続的な星団形成を伴う合体駆動形成歴を支持する。

ABSTRACT

NGC 1316 (Fornax A) is a prominent merger remnant in the outskirts of the Fornax cluster. The cluster system has not yet been studied in its entirety. We therefore present a wide-field study of the globular cluster system of NGC 1316, investigating its properties in relation to the global morphology of NGC 1316. We used the MOSAIC II camera at the 4-m Blanco telescope at CTIO in the filters Washington C and Harris R. We identify globular cluster candidates and study their color distribution and the structural properties of the system. In an appendix, we also make morphological remarks, present color maps, and present new models for the brightness and color profiles of the galaxy. The cluster system is well confined to the optically visible outer contours of NGC 1316. The color distribution of the entire sample is unimodal, but the color distribution of bright subsamples in the bulge shows two peaks that, by comparison with theoretical Washington colors with solar metallicity, correspond to ages of about 2 Gyr and 0.8 Gyr, respectively. We also find a significant population of clusters in the color range 0.8 < C-R < 1.1 which must be populated by clusters younger than 0.8 Gyr, unless they are very metal-poor. The color interval 1.3 < C-R < 1.6 hosts the bulk of intermediate-age clusters which show a surface density profile with a sharp decline at about 4 arcmin. The outer cluster population shows an unimodal color distribution with a peak at C-R=1.1, indicating a larger contribution of old, metal-poor clusters. Their luminosity function does not show the expected turn-over, so the fraction of younger clusters is still significant. Cluster formation in NGC 1316 has continued after an initial burst, presumably related to the main merger. A toy model with two bursts of ages 2 Gyr and 0.8 Gyr is consistent with photometric properties and dynamical M/L-values.

研究の動機と目的

• NGC1316の球状星団系（GCS）を、ワシントンCおよびRフィルターを用いて包括的な広視野フォトリメトリック調査を実施すること。
• GCSの色分布、空間的構造、および光度関数を、NGC1316の全体的形状および星形成歴と関連づけて調査すること。
• 特に、銀河の中間年齢星形成成分および合体歴の文脈において、球状星団の年齢および金属量分布を特定すること。
• 観測されたGCSの性質が、合体前のスパイラル人口と合体後の星団形成を含む二段階バースト形成モデルと整合するかどうかを検証すること。

提案手法

• CTIOの4mブラウノ望遠鏡に搭載されたMOSAIC IIカメラを用いて、ワシントンCおよびハリスRフィルターでの深紫外広視野画像を取得した。
• フォトリメトリックおよび形態的基準を用いて、R = 24 magまでにわたる球状星団候補を同定した。
• 固定位置角（50°）および楕円度（0.3）を持つ楕円形等高線に沿って平均化することで、銀河全体にわたる色勾配を追跡するための半径方向色プロファイルを構築した。
• C-R色マップを作成し、空間的色変動を可視化し、チリダスト構造、L1構造、NWプレームなどの特徴を同定した。
• 外縁部星団系の光度関数を分析し、古くさい人口の優勢を示す転換点の有無を評価した。
• 観測された色と太陽金属量の理論的ワシントン色を比較することで、二段階バーストモデルを仮定して年齢を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC1316の球状星団系の空間的分布および構造的形状は、どのように銀河の光学的および潮汐的特徴と関連しているか？
• RQ2 球状星団の色分布は、それらの形成期および金属量に関する何を明らかにするか？
• RQ3 外縁部星団系の光度関数は、古くさい人口が支配的であると整合的か、それとも顕著な若い成分を示唆するか？
• RQ4 二段階バースト形成モデルは、観測された色分布、光度関数、および動力学的M/L値を説明できるか？
• RQ5 L1構造内の青色星団集積の起源は何か？これは最近の星形成または潮汐的崩壊中の矮星団の流入を示唆するか？

主な発見

• NGC1316における球状星団候補の総数は、R = 24 magまでに約640個であり、銀河の光学的輪郭内に限定されている。
• GCS全体の色分布は単峰性であるが、明るいバルジ星団は二峰性を示し、C-R ≈ 1.1およびC-R ≈ 1.4にピークを示しており、それぞれ約2 Gyrおよび約0.8 Gyrの年齢に対応する。
• 0.8 < C-R < 1.1の色範囲に広がる星団の顕著な集団は、0.8 Gyr未満の年齢または極めて金属量が少ないため、継続的または最近の星団形成を示唆する。
• 中間年齢星団人口（1.3 < C-R < 1.6の色範囲）は、中心からの距離が約4′で急激な表面密度低下を示し、半径方向の断片化を示唆する。
• 外縁部星団系はC-R ≈ 1.1に単峰性の色ピークを示し、古く金属量が少ない星団が支配的であることを示唆するが、その光度関数には転換点が欠落しており、若い星団からの非無視可能な寄与があると示唆される。
• シュバイツァーのL1構造領域に顕著な青色星団候補の集積が確認され、局所的な星形成または矮星団の潮汐的崩壊による流入を示唆する。