[논문 리뷰] Star formation history of early-type galaxies in low density environments

M. Longhetti, A. Bressan외 2명|arXiv (Cornell University)|1999. 10. 02.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 저밀도 환경에 있는 51개의 초기형은하(은하형태가 타원은하 또는 나선은하인 은하)에 대해 Lick-지수 측정값과 이론적 단일별집단(SSP) 모델을 비교함으로써 은하 형성 역사를 조사한다. 특히 껍질형 은하와 상호작용 쌍성간 은하를 포함한다. 연구 결과, 이상형 은하들은 Hβ 대 [MgFe] 평면에서 정상적인 은하들과 유사한 연령 분포를 보이지만, 일부는 강한 Hβ 지수를 나타내어 최근의 상호작용에 의해 유도된 두 번째 은하 형성 이벤트의 흔적을 보이며, 특히 껍질형과 쌍성간 은하에서 두드러진다.

ABSTRACT

In this paper we analyze the line-strength indices in the Lick-system measured by Longhetti et al. (1998a, b) for a sample of 51 early-type galaxies located in low density environments (LDE) and showing signatures of fine structures and/or interactions. The sample contains 21 shell-galaxies and 30 members of interacting pairs. Firstly we perform a preliminary comparison between three different sources of calibrations of the line strength indices, namely Buzzoni et al. (1992, 1994), Worthey (1992), Worthey et al. (1994) and Idiart et al. (1995), derived from stars with different effective temperature, gravity, and metallicity. Secondly, we discuss the properties of the galaxies in our sample by comparing them both with theoretical Single Stellar Populations (SSPs) and the {\sl normal} galaxies of the González (1993: G93) sample. The analysis is performed by means of several diagnostic planes. In the H$β$ vs. [MgFe] plane, which is perhaps best suited to infer the age of the stellar populations, the peculiar galaxies in our sample show nearly the same distribution of the {\sl normal} galaxies in the G93 sample. There is however a number of peculiar galaxies with much stronger H$β$. Does this mean that the scatter in the H$β$ vs. [MgFe] plane, of normal, shell- and pair-galaxies has a common origin, perhaps a secondary episode of star formation? We suggest that, owing to their apparent {\sl youth}, shell- and pair-galaxies should have experienced at least one interaction event after their formation. The explanation comes natural for shell- and pair-galaxies where the signatures of interactions are evident. It is more intrigued in {\sl normal} galaxies (perhaps other causes may concur).

연구 동기 및 목표

• 저밀도 환경에 있는 초기형은하의 은하 형성 역사를 이해하기 위해, 특히 상호작용 또는 미세한 구조를 보이는 은하들을 대상으로 한다.
• 껍질형 및 상호작용 쌍성간 은하와 같은 이상형 은하들이 최근의 은하 형성 이벤트를 경험했는지 조사한다.
• 이상형 은하의 선강도 지수를 G93 샘플의 '정상적' 초기형은하들과 비교하여 별집단 성질의 차이를 평가한다.
• 선강도 지수의 다양한 교정 출처(Buzzoni et al., Worthey, Idiart et al.) 간 일관성을 평가하여 은하 별집단 해석에 미치는 영향을 분석한다.
• Hβ 대 [MgFe] 평면에서 관측된 산란 현상의 공통된 기원, 예를 들어 두 번째 은하 형성 이벤트와 관련된 기원을 규명한다.

제안 방법

• 저밀도 환경에 있는 51개의 초기형은하의 통합 스펙트럼에서 측정한 Lick-시스템 선강도 지수(Hβ, [MgFe])를 활용하였다.
• 세 가지 교정 출처(Buzzoni et al. (1992, 1994), Worthey (1992), Worthey et al. (1994), Idiart et al. (1995)) 간의 일관성을 평가하여 별집단 성질에 대한 해석의 일관성을 점검하였다.
• 관측된 지수를 해석하고 연령, 금속성 및 은하 형성 역사를 추론하기 위해 이론적 단일별집단(SSP) 모델을 적용하였다.
• 주로 주로 주된 별집단 연령에 민감한 진단 평면(Hβ 대 [MgFe])에 은하들을 매핑하였다.
• 이상형 은하(껍질형 및 상호작용 쌍성간 은하)의 분포를 '정상적' 초기형은하의 G93 샘플과 대조하여 별집단 성질의 이질성을 규명하였다.
• 일부 이상형 은하에서 관측된 강한 Hβ 지수의 의미를 평가하였으며, 이는 은하 형성 이후의 두 번째 은하 형성 이벤트를 시사한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 저밀도 환경에 있는 초기형은하 중 상호작용 또는 미세한 구조를 보이는 은하들이 최근의 은하 형성 증거를 보이는가?
• RQ2 Hβ 대 [MgFe] 진단 평면에서 이상형 은하의 선강도 지수는 정상적 초기형은하와 어떻게 비교되는가?
• RQ3 정상적, 껍질형, 상호작용 쌍성간 은하에서 Hβ 대 [MgFe] 평면에서 관측된 산란 현상의 기원은 무엇인가?
• RQ4 일부 이상형 은하에서 관측된 강한 Hβ 지수는 두 번째 은하 형성 이벤트에 의해 설명될 수 있는가?
• RQ5 선강도 지수의 다양한 교정 방식이 별집단 성질 해석에 얼마나 큰 영향을 미치는가?

주요 결과

• 샘플에 포함된 이상형 은하(껍질형 및 상호작용 쌍성간 은하)는 G93 샘플의 '정상적' 은하들과 Hβ 대 [MgFe] 평면에서 거의 구별되지 않는 분포를 보인다.
• 일부 이상형 은하들은 자신의 [MgFe] 값에 비해 상당히 강한 Hβ 지수를 나타내어, 일반적인 초기형은하보다 더 어린 별집단을 가리키고 있다.
• 정상적, 껍질형, 상호작용 쌍성간 은하에서 Hβ 대 [MgFe] 평면에서 관측된 산란 현상은 공통된 기원, 예를 들어 두 번째 은하 형성 이벤트에 기인할 수 있다.
• 일부 이상형 은하에서 강한 Hβ 지수가 관측된 것은 최근의 상호작용이 은하 형성 이후에 별 형성을 유도할 수 있기에 가장 자연스럽게 설명된다.
• 상호작용의 흔적이 눈에 띄는 껍질형 및 쌍성간 은하의 경우, 최근의 은하 형성 가능성이 천체역학적 상호작용 모델과 일치한다.
• 분석 결과는 적어도 한 번의 상호작용 이벤트가 이러한 은하들의 주요 은하 형성 단계 이후에 발생했음을 지지하며, 특히 명백한 형태학적 상호작용 흔적을 보이는 시스템에서 더욱 그렇다.