[논문 리뷰] An optical/NIR survey of globular clusters in early-type galaxies II. Ages of GC systems and the relation to galaxy morphology

Ana L. Chies-Santos, S. S. Larsen외 6명|arXiv (Cornell University)|2010. 10. 22.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 58인용 수 31

한 줄 요약

이 연구는 14개의 초기형은하에서 구형성단(GC) 시스템의 연령을 광학(g, z) 및 근적외선(K-대역) 광도 측정을 통해 분석하며, 차별적 색-색도표와 단순은일성단(SSP) 모델을 비교한다. 연구 결과, S0은하는 타원은하보다 특히 금속 농도가 낮은 파란 하위집단에서 유의미하게 어린 GC를 보유하고 있어 S0은하의 GC 형성력사는 길어진 것으로 나타났다. 반면, NGC 4365의 GC 시스템은 색 분포의 차이가 금속 농도의 영향을 받는 것으로 나타나, 다른 거대 타원은하와 유사한 연령 분포를 보이며 일관성을 유지한다.

ABSTRACT

Context: Some photometric studies of extragalactic globular cluster (GC) systems using the optical and near-infrared colour combination have suggested the presence of a large fraction of intermediate-age (2-8 Gyrs) GCs. Aims: We investigate the age distributions of GC systems in 14 E/S0 galaxies. Methods: We carry out a differential comparison of the (g-z) vs. (g-K) two-colour diagrams for GC systems in the different galaxies in order to see whether there are indications of age differences. We also compare the different GC systems with a few simple stellar population models. Results: No significant difference is detected in the mean ages of GCs among elliptical galaxies. S0 galaxies on the other hand, show evidence for younger GCs. Surprisingly, this appears to be driven by the more metal-poor clusters. The age distribution of GCs in NGC4365 seems to be similar to that of other large ellipticals (e.g. NGC4486, NGC4649). Padova SSPs with recently released isochrones for old ages (14 Gyrs) show less of an offset with respect to the photometry than previously published models. Conclusions: We suggest that E type galaxies assembled most of their GCs in a shorter and earlier period than S0 type galaxies. The latter galaxy type, seems to have a more extended period of GC formation/assembly.

연구 동기 및 목표

• 14개의 초기형은하에서 다중 대역 광도 측정을 통해 구형성단(GC) 시스템의 연령 분포를 규명하는 것.
• 광학 및 근적외선(NIR) 색을 조합하여 GC 연구에서의 연령/금속 농도 딜레마를 해결하는 것.
• 타원은하(E)와 S0은하 간의 형상 차이가 GC 시스템의 연령에 상관관계가 있는지 조사하는 것.
• 최근의 Padova SSP 모델이 관측된 GC 색에 얼마나 잘 부합하는지 테스트하는 것, 특히 오래된 연령에서의 부합도를 중심으로.
• 관측된 색-색도표 산란이 관측 오차인지 또는 본질적 연령 분산인지 평가하는 것.

제안 방법

• 14개의 E/S0 은하 간의 (g−z) 대비 (g−K) 이중색도표를 차별적으로 비교하여 연령의 차이를 탐지하는 것.
• 최근의 Padova08 단순은일성단-SSP 모델과 관측된 GC 색을 비교하며, 오래된 연령에 대한 새로운 등온선을 포함한다.
• AnalySED 피팅 도구를 사용하여 SSP SED를 기반으로 파란 및 빨간 GC 하위집단의 중앙 연령을 유도하는 것.
• (g−K)–(g−z) 평면에서 연령 이동을 추적하기 위해 δ(델타) 매개변수를 통해 연령 이격을 정량화하는 것.
• (g−K) 대비 (z−K) 색 평면을 분석하여 수평가지 형태와 관련된 비선형적 특징을 식별하는 것.
• 확률적 효과와 관측 불확도를 평가하여 관측 노이즈와 본질적 산란을 구분하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 S0은하의 구형성단 시스템은 타원은하의 것과 비교해 유의미하게 다른 연령을 가질까?
• RQ2 NGC 4365의 GC 시스템에서 관측된 색 분포의 차이가 연령의 차이인지, 금속 농도의 차이인지에 대한 이유는 무엇인가?
• RQ3 최근에 개선된 오래된 연령 등온선을 포함한 Padova SSP 모델이 관측된 GC 광도 측정치와 얼마나 잘 부합하는가?
• RQ4 관측된 GC 색-색도표 산란은 주로 관측 오차에서 기인하는가, 아니면 본질적 연령 분산에서 기인하는가?
• RQ5 (g−K) 대비 (z−K) 평면에서 비선형적 특징이 관측될 경우, 이는 수평가지 형태와 관련된 물리적 기원을 시사하는가?

주요 결과

• S0은하는 특히 금속 농도가 낮은 파란 하위집단에서 타원은하보다 통계적으로 유의미하게 어린 평균 연령의 GC를 보이며, 이는 연속적인 형성력사를 시사한다.
• NGC 4365의 GC 시스템 연령 분포는 다른 거대 타원은하와 일치하며, (g−z) 색 분포의 차이가 연령이 아닌 금속 농도의 차이에서 기인한다는 점에서 일관성을 유지한다.
• 최근의 Padova08 SSP 모델은 이전 모델에 비해 관측 광도 측정치와의 오프셋이 감소했으며, 특히 오래된 연령(14 Gyr)에서 두드러진다.
• Padova08 SSP를 사용할 경우, 대부분의 은하에서 파랑 및 빨간 GC 하위집단의 중앙 연령은 1σ 이내에서 동일한 연령으로 일관되며, 이는 1–14 Gyr의 넓은 연령 범위를 수용할 수 있다. 다만 일부 S0은하에서는 예외가 있다.
• 은하 형상 유형과 δ 매개변수 사이에 명확한 상관관계가 발견되었으며, 후행형 은하(예: S0)는 더 큰 연령 이동을 보이며, 이는 더 어린 GC 시스템을 의미한다.
• 밝은 등급에서 δ 매개변수의 잔차 산란은 관측 오차로는 완전히 설명되지 않으며, GC 시스템 내에서 최대 몇 Gyr에 이르는 본질적 연령 분산이 존재할 가능성을 시사한다.