[논문 리뷰] A close look at the Centaurus A group of galaxies IV. Recent star formation histories of late-type dwarfs around CenA

Denija Crnojević, E. K. Grebel외 1명|arXiv (Cornell University)|2012. 03. 26.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 131인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 허블 우주望遠鏡/ACS의 보관된 자료를 활용하여 세타우라스 A 은하군 내 다섯 개인 늦은 유형의 난잡한 형성은하의 최근 항성 형성 역사를 재구성한다. 분석 결과, 내재된 성질인 은하의 바리온 질량이 평균 항성 형성률을 결정하는 데 기여하지만, 특히 밀도가 높은 은하군 지역과 같은 외부 환경이 최근 항성 형성 활동을 크게 억제함을 확인하였다. 고립된 은하는 다양하게 변하는 항성 형성 역사를 보이며, 난잡한 은하의 진화에서 자연과 양육의 이중적 역할을 강조한다.

ABSTRACT

We study a sample of 5 dwarf irregular galaxies in the CenA/M83 group, which are companions to the giant elliptical CenA. We aim at deriving their physical properties over their lifetime and compare them to those of dwarfs located in different environments. We use archival HST/ACS data and apply synthetic color-magnitude diagram fitting in order to reconstruct the past star formation activity of the target galaxies. The average star formation rate for the studied galaxies ranges from 10^{-3} up to \sim 7x10^{-2} M_odot/yr, and their mean metallicities correlate with their luminosities (from [Fe/H]\sim -1.4 up to \sim -1.0). The form of the star formation histories varies across the sample, with quiescent periods alternating with intermittent enhancements in the star formation (from a few up to several times the average lifetime value). The dwarfs in this sample formed ~35% to ~60% of their stellar content prior to ~5 Gyr ago. The resulting star formation histories for the CenA companions are similar to those found for comparable Local Group and M81 group dwarfs. We consider this sample of dwarfs together with 5 previously studied M83 dwarf irregular companions. We find no trend of the average star formation rate with tidal index or distance from the main galaxy of the group. However, dwarfs with higher baryonic masses do show higher average star formation rates, underlining the importance of intrinsic properties in governing the evolution of these galaxies. On the other hand, there is also a clear trend when looking at the recent (~0.5-1 Gyr) level of activity. Namely, dwarfs within a denser region of the group appear to have had their star formation quenched while dwarfs located in the group outskirts show a wide range of possible star formation rates, thus indicating that external processes play a fundamental role, complementary to mass, in shaping the star formation histories of dwarf galaxies.

연구 동기 및 목표

• CenA 은하군 내 늦은 유형의 난잡한 형성은하의 항성 형성 역사를 이해하기 위해, 난잡한 은하 진화 연구에 있어 핵심적인 환경를 고려한다.
• 이 은하들을 국지 은하군 및 M81 은하군의 은하들과 비교하여 항성 형성에 영향을 주는 환경적 요인과 내재적 요인의 영향을 평가한다.
• 주요 CenA 은하에 가까운 거리 또는 은하군의 밀도가 최근 항성 형성 억제와 관련이 있는지 조사한다.
• 이러한 저질량 은하의 항성 형성 효율을 결정하는 데 바리온 질량과 조석력이 어떤 역할을 하는지 규명한다.

제안 방법

• CenA 은하군 내 다섯 개의 난잡한 형성은하에 대한 허블 우주望遠鏡/ACS 보관 이미징 자료에 대해 합성 색-등급도(CMD) 피팅 기법을 적용하였다.
• 관측된 CMD에서 항성 집단 합성 모델을 사용하여 항성 형성 역사, 금속성 및 총 항성 질량을 유도하였다.
• 각 은하에 대해 평균 항성 형성률(SFR)과 금속성([Fe/H])을 유도하였으며, 그 값은 약 10⁻³에서 약 7×10⁻² M⊙ yr⁻¹, [Fe/H]는 약 -1.4에서 약 -1.0의 범위를 보였다.
• 약 50억 년 이전에 형성된 항성 질량의 비율을 계산하였으며, 표본 전반에서 35%에서 60%의 범위를 보였다.
• 다양한 연령대의 항성 집단의 밀도도를 작성하여 항성의 공간 분포 및 이동 패턴을 시각화하였다.
• 비교 분석을 위해 다섯 개의 M83 은하군 난잡한 은하를 표본에 추가하여, 다양한 은하군 간 환경적 경향성을 조사할 수 있도록 하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 CenA 은하군 내 난잡한 은하의 항성 형성 역사는 국지 은하군 및 M81 은하군 내 은하들과 어떻게 비교되는가?
• RQ2 이 은하들의 평균 항성 형성률은 바리온 질량 또는 주요 CenA 은하로부터의 거리와 상관관계가 있는가?
• RQ3 특히 밀도가 높은 은하군 지역과 은하군 외곽부 사이에서 최근 항성 형성에 측정 가능한 환경적 영향이 존재하는가?
• RQ4 밀도가 높은 환경에 있는 은하들과 고립된 은하들 간에 중성 가스 함량과 가스 소모 시간 상수가 어떻게 다를까?
• RQ5 항성 형성 역사의 형태가 체계적으로 은하 환경 또는 내재적 성질에 따라 달라지는가?

주요 결과

• CenA 은하군 내 다섯 개의 난잡한 은하의 평균 항성 형성률은 약 10⁻³ M⊙ yr⁻¹에서 약 7×10⁻² M⊙ yr⁻¹이며, 금속성([Fe/H])은 -1.4에서 -1.0 사이로, 빛의 강도와 정적 상관관계를 보였다.
• 이 은하들에서 총 항성 질량의 35%에서 60%가 50억 년 이전에 형성되었으며, 이는 중요한 초기 형성 시기임을 시사한다.
• 은하군 내 밀도가 높은 지역에 있는 은하는 최근(0.5–1 Gyr) 항성 형성률 대비 평균 항성 형성률의 비율이 낮은 것으로 나타나, 환경적 억제 작용이 있음을 시사한다.
• 평균 항성 형성률과 CenA 로부터의 거리 또는 조석 지수 사이에 유의미한 상관관계는 발견되지 않아, 장기적인 SFR은 주로 내재된 성질에 의해 결정됨을 시사한다.
• 더 높은 바리온 질량을 가진 은하는 더 높은 평균 항성 형성률을 보이며, 내재된 질량이 항성 형성 조절에 중요한 역할을 함을 확인한다.
• CenA 근처에 있는 은하에서는 중성 가스 질량 대 바리온 질량 비율과 평균 SFR 비율이 유의미하게 낮아, 밀도가 높은 지역에서 가스 소모가 빠르고 환경적 탈가스가 발생하고 있음을 시사한다.