[논문 리뷰] NGC 6340: an old S0 galaxy with a young polar disc. Clues from morphology, internal kinematics and stellar populations

Igor Chilingarian, A. P. Novikova외 4명|arXiv (Cornell University)|2009. 04. 29.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 62인용 수 20

한 줄 요약

이 연구는 약 120억 년 전에 형성된 오래된 S0은하인 NGC 6340이 약 0.3–0.5억 년 전에 경량 융합 또는 냉각 기체 유입을 통해 형성된 젊고 반대 방향으로 도는 극성 원판을 포함하고 있음을 드러낸다. 다중 파장 광도 측정, 깊은 선형 분광법, 그리고 전체 스펙트럼 피팅을 통해, 삼축성 가짜 부두와 주요 융합 과정에서 형성된 밀도 높은 금속성 핵을 규명하였으며, 세 구조적 구성 요소 간에 운동학적 불일치와 뚜렷한 별 집단의 다양성을 확인하였다.

ABSTRACT

Lenticular galaxies are believed to form by a combination of environmental effects and secular evolution. We study the nearby disc-dominated S0 galaxy NGC 6340 photometrically and spectroscopically to understand the mechanisms of S0 formation and evolution in groups. We use SDSS images to build colour maps and light profile of NGC 6340 which we decompose using a three-component model including Sersic and two exponential profiles. We also use Spitzer images to study the morphology of regions containing warm ISM and dust. Then, we re-process and re-analyse deep long-slit spectroscopic data for NGC 6340 and recover its stellar and gas kinematics, distribution of age and metallicity with the NBursts full spectral fitting. We obtain the profiles of internal kinematics, age, and metallicity out to >2 half-light radii. The three structural components of NGC 6340 are found to have distinct kinematical and stellar population properties. We see a kinematical misalignment between inner and outer regions of the galaxy. We confirm the old metal-rich centre and a wrapped inner gaseous polar disc (r~1 kpc) having weak ongoing star formation, counter-rotating in projection with respect to the stars. The central compact pseudo-bulge of NGC 6340 looks very similar to compact elliptical galaxies. In accordance with the results of numerical simulations, we conclude that properties of NGC 6340 can be explained as the result of a major merger of early-type and spiral galaxies which occurred about 12 Gyr ago. The intermediate exponential structure might be a triaxial pseudo-bulge formed by a past bar structure. The inner compact bulge could be the result of a nuclear starburst triggered by the merger. The inner polar disc appeared recently, 1/3-1/2 Gyr ago as a result of another minor merger or cold gas accretion.

연구 동기 및 목표

• 군 환경에서 렌티큘라 은하의 형성 및 진화 메커니즘을 이해하기 위해.
• NGC 6340의 구조적 및 운동학적 복잡성, 특히 중심의 밀도 높은 가짜 부두와 극성 원판의 기원을 규명하기 위해.
• 1개의 효과적 반경을 초월하여 은하 전반의 별 집단의 연령, 금속성 및 운동학을 규명하기 위해.
• 관측된 NGC 6340의 특징이 은하 융합의 수치 시뮬레이션에 의해 재현 가능한지 테스트하기 위해.
• 가짜 부두와 극성 원판 형성 과정에서 순차적 진화와 융합 유도 과정을 구분하기 위해.

제안 방법

• SDSS 및 Spitzer의 암시 자료를 사용하여 색 지도를 구성하고, 세 구성 요소 모델(Sérsic + 두 개의 지수 분포)을 활용해 빛의 분포를 분해하였다.
• 신규로 개발된 천체 배경 제거 기법을 적용해 깊은 선형 분광 데이터를 재처리하여 신호 대 잡음비와 스펙트럼의 정확성을 향상시켰다.
• NBursts 전체 스펙트럼 피팅 코드를 적용해 공간적으로 해상도가 높은 별 집단 매개변수(연령, 금속성)와 운동학적 특성(중심 속도, 속도 분산)을 유도하였다.
• 운동학적 및 집단 분석을 2개 이상의 효과적 반경까지 확장하여 원판 지배 영역을 탐색하였다.
• 관측된 구조적, 운동학적, 집단 프로파일을 GalMer 데이터베이스의 시뮬레이션된 은하 융합 결과와 비교하였다.
• 형태학적 및 운동학적 불일치, 금속성 기울기, 먼지 흡수율을 활용해 극성 원판과 중심 구조의 기원을 제약 조건에 둔다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NGC 6340의 내부 및 외부 영역 간 운동학적 불일치의 기원은 무엇인가?
• RQ2 NGC 6340의 세 구조적 구성 요소(원판, 지수 부두, 밀도 높은 핵) 간에 별 집단과 금속성은 어떻게 변화하는가?
• RQ3 약 1km 반경에서 형성된 젊고 반대 방향으로 도는 극성 원판을 초래한 메커니즘은 무엇인가?
• RQ4 관측된 NGC 6340의 특징은 은하 융합의 수치 시뮬레이션에 의해 재현 가능한가?
• RQ5 중심의 밀도 높은 가짜 부두는 순차적 진화에 의해 형성되었는가, 아니면 주요 융합 사건에 의해 형성되었는가?

주요 결과

• NGC 6340는 오래되고 금속성이 높은 중심 부두와 약 1km 반경에서 반대 방향으로 도는 젊은 극성 원판을 지닌 운동학적 불일치 시스템을 포함하고 있다.
• 중심의 밀도 높은 가짜 부두는 밀도 높은 타원은하와 구별되지 않으며, 융합 기원을 시사한다.
• 극성 원판은 약한 지속적 항성 형성 활동을 보이며, 약 0.3–0.5억 년 전에 경량 융합 또는 냉각 기체 유입을 통해 형성된 것으로 추정된다.
• 중간 지수 구조는 순차적 진화가 아니라 과거의 바 형태 불안정성에 의해 형성된 삼축성 가짜 부두로 해석된다.
• 외곽 원판은 질량이 유사한 초기형 은하의 예상보다 약간 낮은 금속성을 보이며, 나설파형 원형의 주요 융합 시나리오와 일치한다.
• E0와 Sa/Sb 나선파형 간의 등질량 주요 융합 시뮬레이션은 NGC 6340에서 관측된 세 구성 요소의 구조, 운동학적 불일치, 중심 금속성의 향상과 유사한 특징을 재현한다.