[논문 리뷰] A mid-IR study of Hickson Compact Groups II. Multi-wavelength analysis of the complete GALEX-Spitzer Sample

T. Bitsakis, V. Charmandaris외 4명|SPIRE - Sciences Po Institutional REpository|2011. 07. 18.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 62인용 수 23

한 줄 요약

이 연구는 32개의 힉슨 밀집은하단(Hickson Compact Groups, HCGs) 내 135개 은하의 다중 파장 SED를 GALEX, 스피티저 및 기타 데이터를 사용해 분석하여 은하 진화에 미치는 환경적 영향을 조사한다. 분석 결과, 역학적으로 '오래된' 군집은 반복적인 tidal 상호작용으로 인해 은하 형성 활동이 억제되고 별의 질량이 증가하여 낮은 sSFR과 더러운 NUV-r 색을 띠는 늦은형 은하를 보이며, 일부 타원은하의 경우 최근의 별 형성이 일어나 더 파란 색을 띠는 것으로 나타났다. 또한 13개의 '오래된' 군집 중 10개에서 확산된 냉각 먼지가 탐지되어 환경적 변화가 계속 일어나고 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We present a comprehensive study on the impact of the environment of compact galaxy groups on the evolution of their members using a multi-wavelength analysis, from the UV to the infrared, for a sample of 32 Hickson compact groups (HCGs) containing 135 galaxies. Fitting the SEDs of all galaxies with the state-of-the-art model of da Cunha (2008) we can accurately calculate their mass, SFR, and extinction, as well as estimate their infrared luminosity and dust content. We compare our findings with samples of field galaxies, early-stage interacting pairs, and cluster galaxies with similar data. We find that classifying the groups as dynamically "old" or "young", depending on whether or not at least one quarter of their members are early-type systems, is physical and consistent with past classifications of HCGs based on their atomic gas content. [...ABRIDGED...] We also examine their SF properties, UV-optical and mid-IR colors, and we conclude that all the evidence point to an evolutionary scenario in which the effects of the group environment and the properties of the galaxy members are not instantaneous. Early on, the influence of close companions to group galaxies is similar to the one of galaxy pairs in the field. However, as the time progresses, the effects of tidal torques and minor merging, shape the morphology and star formation history of the group galaxies, leading to an increase of the fraction of early-type members and a rapid built up of the stellar mass in the remaining late-type galaxies.

연구 동기 및 목표

• 히크슨 밀집은하단(HCGs)의 고밀도 환경이 은하 진화, 특히 은하 형성과 형태에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• HCGs의 역학적 분류인 '신생' 또는 '오래됨'(초기형 은하 비율에 기반)이 은하 형성률(SFR), 먼지 함량, 색 인덱스 등의 물리적 성질과 관련이 있는지 확인하기 위해.
• tidal 상호작용과 소규모 간섭이 늦은형 은하를 초기형으로 전환시키고, 타원은하에서 별 형성을 유도하는 메커니즘의 역할을 평가하기 위해.
• SED 모델링을 통해 은하간 매질 내 확산된 냉각 먼지의 탐지 및 특성 분석을 위해.
• 은하단, 상호작용 쌍, 필드 은하와의 비교를 통해 밀집은하단에서만 관찰되는 고유한 환경적 영향을 분리하기 위해.

제안 방법

• 135개 은하에 대해 GALEX(FUV, NUV), SDSS(ugriz), 2MASS(J, H, Ks), Spitzer/IRAC(3.6–8.0 µm), Spitzer/MIPS(24 µm), IRAS(60, 100 µm), AKARI(65–160 µm)의 다중 파장 광도를 수집하였다.
• 모든 은하의 스펙트럼 에너지 분포(SED)는 da Cunha(2008)의 최신 먼지 방출 및 별 집단 모델을 사용해 피팅하여 질량, 은하 형성률(SFR), 투명도, 적외선 빛의 세기 및 먼지 함량을 유도하였다.
• 군집의 역학적 분류는 초기형 은하 구성비에 기반한다: 초기형 은하 비율 ≥25%는 '오래됨', 그 외는 '신생'으로 분류하였다.
• 은하 집단 간 비교를 위해 UV에서 적외선까지의 색상(NUV-r, 중간 적외선 색상)과 특별 은하 형성률(sSFR)을 사용하였다.
• 개별 은하에 기인하지 않은 24 µm 이상 파장에서의 잔여 방출이 관측될 경우, SED 모델링을 통해 은하간 매질 내 확산된 냉각 먼지가 존재함을 추론하였다.
• 유사한 데이터 및 모델링 기법을 사용해 필드 은하, 초기 단계의 상호작용 쌍, 은하단 은하와의 비교 분석을 수행하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 역학적으로 '신생'과 '오래됨' 군집 내 늦은형 은하의 은하 형성률, 먼지 함량, 색상은 어떻게 다를까?
• RQ2 밀집은하단 내 반복적인 tidal 상호작용이 관측된 늦은형 은하에서 초기형으로의 형태 변화를 얼마나 설명할 수 있을까?
• RQ3 HCG 내 타원은하에서 최근의 별 형성이 관측되는가? 만약 그렇다면, 기체 유입 또는 소규모 간섭과 같은 메커니즘이 이를 유도할 수 있는가?
• RQ4 HCG의 은하간 매질 내 확산된 냉각 먼지가 존재하는가? 그 존재는 역학적 나이와 관련이 있는가?
• RQ5 SED 유도 매개변수 기준으로 HCG 은하의 물리적 성질은 필드 은하, 초기 단계의 상호작용 쌍, 은하단 은하와 어떻게 비교될 수 있는가?

주요 결과

• 역학적으로 '오래됨'(초기형 은하 비율 ≥25%)인 군집은 '신생' 군집보다 더 작고, 더 높은 속도 분산을 보이며, 이는 물리적으로 분리된 군집임을 확인한다.
• 신생 군집 내 늦은형 은하는 sSFR, NUV-r 색상, 중간 적외선 색상이 필드 및 초기 단계의 상호작용 쌍의 나선은하와 유사하여 최근 또는 계속 진행 중인 상호작용 영향을 받고 있음을 시사한다.
• 오래된 군집 내 늦은형 은하는 유의미하게 낮은 sSFR과 더러운 NUV-r 색상을 보이며, 은하 형성 활동이 억제되고 별의 질량이 증가한 다수의 tidal 상호작용을 겪었음을 나타낸다.
• 오래된 군집 내 일부 늦은형 은하는 sSFR과 색상이 타원은하와 유사하여 반복적인 상호작용으로 인한 기체 손실이 일어났음을 뒷받침한다.
• HCG 내 타원은하의 25%가 일반적인 필드 타원은하보다 더 파란 UV/광학 색상을 보이며, 기체 유입 또는 소규모 간섭으로 인한 최근의 별 형성이 일어났음을 시사한다.
• SED 모델링 결과, 13개 군집(중 10개는 역학적으로 '오래됨')에서 은하간 매질 내 확산된 냉각 먼지가 탐지되었으며, 이는 간성 간 물질의 지속적인 환경적 처리가 일어나고 있음을 나타낸다.