[論文レビュー] VEGAS-SSS. A VST survey of elliptical galaxies in the southern hemisphere: analysis of small stellar systems. Testing the methodology on the globular cluster system in NGC3115

Michele Cantiello, Massimo Capaccioli+12 more|arXiv (Cornell University)|Dec 1, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 94被引用数 12

ひとこと要約

本研究は、らせん型銀河NGC 3115における小規模星団（SSS）の深さと広視野のVSTサーベイ（VEGAS-SSS）を提示する。$g$および$i$バンドの画像を用いて、65 kpcまで延びる球状星団（GCs）を分析した。GCの色二重性と$r^{1/4}$表面密度プロファイルが確認され、半径にわたる色勾配が大半の半径にまで拡張され、今後の分光観測に向けたUCDおよびGC候補が同定され、大規模なSSSサーベイの手法が妥当であることが裏付けられた。

ABSTRACT

We present a study of globular clusters (GCs) and other small stellar systems (SSSs) in the field of NGC3115, observed as part of the VEGAS imaging survey, carried out with the VST telescope. We use deep g and i data of NGC3115, a well-studied lenticular galaxy with excellent scientific literature. This is fundamental to test the methodologies, verify the results, and probe the capabilities of the VEGAS-SSS. Leveraging the large field of view of the VST allow us to accurately study of the distribution and properties of SSSs as a function of galactocentric distance Rgc, well beyond ~20 galaxy effective radii, in a way not often possible. Our analysis of colors, magnitudes and sizes of SSS candidates confirms the results from existing studies, some of which carried out with 8-10m class telescopes, and further extends them to unreached Rgc distances, with similar accuracy. We find a color bimodality for the GC population and a r1/4 profile for the surface density of GCs as for the galaxy light profile. The radial color gradient of blue and red GCs previously found, for instance by the SLUGGS survey, is further extended out to the largest Rgc inspected, ~65 kpc. The surface density profiles of blue and red GCs taken separately are well approximated by a r1/4 density profile, with the fraction of blue GCs being slightly larger at larger Rgc. We do not find hints of a trend for the red GC and for the GC turnover magnitude to vary with radius, but we observe a ~0.2 mag difference in the turnover magnitude of the blue and red GCs subpopulations. Inspecting SSS sizes and colors we obtained a list of UCDs and GC candidates suitable for future spectroscopic follow-up. In conclusion, our study shows the reliability of the methodologies developed to study SSSs in the field of bright early-type galaxies, and the great potential of the VEGAS survey to produce original results on SSSs science.

研究の動機と目的

• 初期型銀河における小規模星団（SSS）を検出し、特徴づけるための広視野サーベイ手法の信頼性を検証すること。
• NGC 3115における球状星団（GC）の性質の半径的カバー範囲を20効果的半径を超えて拡張し、約65 kpcまで到達させること。
• VST/OMEGACAMデータを用いたGC、UCD、超コンパクト矮星銀河の識別における最小限の汚染を伴う手法の妥当性を検証すること。
• 既存の高分解能研究（例：ACSデータ）と照らし合わせ、光度・色・サイズなどの光度的および構造的パラメータの整合性を評価すること。
• 南天の空における大規模なSSSサーベイの基盤を、VEGASサーベイフレームワークを用いて提供すること。

提案手法

• 2.6m VST望遠鏡と広視野OMEGACAMカメラを用いた深さのある$g$および$i$バンド画像撮影により、広い視野をカバーする。
• VEGAS-SSSデータに対してソース抽出ツールを用いたソース検出と光度測定を行い、$g$および$i$バンドにおける光度と色の測定値を得た。
• 延長源の半光半径（$R_h$）を推定するためのIShapeアルゴリズムを用い、SSSのサイズに基づく分類を可能にした。
• Hubble Space Telescope（HST）ACSアーカイブデータと$R_h$推定値を比較し、正確性と汚染度の評価を行った。
• 色-等級基準とサイズカットを適用して、候補をGC、UCD、または他のSSSに分類した。
• 青と赤のGCサブポピュレーションの表面密度プロファイルを、$r^{1/4}$ de Vaucouleursモデルを用いて作成し、構造的傾向を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 VEGAS-SSS手法は、大半の銀河中心距離における初期型銀河の球状星団およびその他の小規模星団を信頼性高く検出し、特徴づけることができるか？
• RQ2 NGC 3115における青と赤の球状星団サブポピュレーションの半径的分布と構造的性質は、既存の研究と比較して、より大きな半径でどのように異なるか？
• RQ3 GCの表面密度プロファイルはどの程度de Vaucouleurs $r^{1/4}$則に従っており、銀河の光分布と比較してどうなるか？
• RQ4 GC系のトゥルーナップマグニチュード（$M_g^{TOM}$）や色に、半径にわたる傾向があるか。これは進化的または形成的差異を示唆するか？
• RQ5 VEGAS-SSSサーベイは、20効果的半径を超える領域においても、将来的な分光観測に向けた優先候補（例：UCD、GC）を同定できるか？

主な発見

• NGC 3115の球状星団系は明確な色二重性を示し、青GCは銀河の星の光よりも広がっており、赤GCはより中心に集中している。
• 青と赤の両方のGCサブポピュレーションの表面密度プロファイルは、de Vaucouleurs $r^{1/4}$プロファイルでよく記述されており、銀河の光分布と整合的である。
• 青と赤のGCの半径にわたる色勾配は、約65 kpcまで確認され、SLUGGSや他のサーベイの結果を拡張した。
• GCのトゥルーナップマグニチュード（$M_g^{TOM}$）に顕著な半径的傾向は認められなかったが、青と赤のサブポピュレーション間で約0.2 magの差が観測された。
• 青GCの割合は、より大きな半径でわずかに増加しており、より広がったハロー成分があることを示唆している。
• サイズと色に基づき、超コンパクト矮星銀河とGC候補のリストが同定され、将来的な分光観測に適している。