[논문 리뷰] The central region of the Fornax cluster -- III. Dwarf galaxies, globular clusters, and cD halo - are there interrelations?

M. Hilker, L. Infante외 1명|ArXiv.org|1999. 05. 10.

Spectroscopy and Laser Applications인용 수 63

한 줄 요약

이 논문은 Fornax 은하군의 중심 은하인 NGC 1399의 풍부한 구형은하계(GCS)와 cD 허브가 난류 은하의 붕괴와 융해를 통해 형성되었는지 조사한다. 기름이 없는 난류 은하와 기름이 풍부한 난류 은하의 유입—구형은하계와 기름의 탈리 및 탈리된 기름에서의 현지에서의 구형은하계 형성—이 관측된 이중 금속성 분포와 중심 GCS의 높은 특이 수($S_N$)를 설명할 수 있다고 제안한다. 그러나 모든 제약 조건을 충족시키기 위해서는 추가 메커니즘이 필요할 가능성이 높다.

ABSTRACT

In this paper we briefly review the properties of the dwarf galaxy population at the core of the Fornax cluster, as well as the properties of the extraordinary rich globular cluster system and the cD halo around the central galaxy NGC 1399. In turn, the question whether a scenario in which dwarf galaxies have been accreted and dissolved in the cluster center can explain the observed properties is addressed. The possibility of accretion of a certain number of dwarf galaxies, the stripping of their globular clusters and gas, and the formation of new globular clusters from stripped infalling gas are discussed. An increase in the specific frequency of the central globular cluster system is only possible, if the infalling gas from stripped dwarfs formed globulars very efficiently and/or accreted and stripped dwarf galaxies possessed a rich globular cluster system themselves. In conclusion, we argue that although the dwarf galaxy infall is a very attractive scenario to explain a number of properties in the system there are probably other physical mechanisms that also take place.

연구 동기 및 목표

• Fornax 은하군의 중심 구형은하계(GCS)와 cD 허브 형성에 난류 은하의 유입이 기여할 수 있는지 판단하기 위해.
• 난류 은하의 유입이 관측된 이중 금속성 분포와 NGC 1399 주변 GCS의 높은 특이 수($S_N$)를 설명할 수 있는지 평가하기 위해.
• 유입 시나리오가 관측된 성질을 재현하기 위해 필요한 조건—예를 들어, 구형은하계 형성 효율성과 초기 등급함수 기울기—를 평가하기 위해.
• 기름이 없는 난류 은하의 유입만으로도 금속성이 낮은 구형은하계 인구를 설명할 수 있는지, 또는 기름이 풍부한 유입이 금속성이 높은 구형은하계 형성에 필수적인지 테스트하기 위해.
• 난류 은하 유입 이외의 추가 과정, 예를 들어 더 질량이 큰 은하의 탈리가 중심 시스템을 풍부하게 하는 데 기여하는 역할을 탐색하기 위해.

제안 방법

• Fornax 은하군의 밀도가 높은 중심 위치에 기름이 없는 난류 은하와 기름이 풍부한 난류 은하의 유입을 모델링하기 위해.
• 탈리된 유입 기름에서의 구형은하계 형성 효율을 별성 폭발 및 병합 은하 조건과 비교하여 추정하기 위해.
• 초기형 난류 은하의 기존 구형은하계의 유입과 탈리 시뮬레이션을 통해 중심 GCS에 기여하는 정도를 평가하기 위해.
• 관측된 $S_N$ 값과 일치하기 위해 난류 은하의 초기 등급함수의 어두운 끝 기울기($\alpha$)가 어떤 수준이어야 하는지 분석하기 위해.
• 금속성 제약 조건을 사용하여 연령 분포와 형성 순서를 추론하기 위해: 금속성이 높은 구형은하계는 금속성이 낮은 것보다 최소 2 Gyr 이상 오래된 것으로 요구된다.
• 이론적이고 시뮬레이션 기반의 추론을 통해 이론적으로 고려할 수 있는 높은 유입률과 탈리된 구형은하계의 장기적 진화가 역학적으로 타당한지 평가하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NGC 1399 주변의 구형은하계의 관측된 이중 금속성 분포는 난류 은하의 유입과 융해에 의해 설명될 수 있는가?
• RQ2 중앙 GCS의 높은 특이 수($S_N$)를 설명하기 위해 탈리된 기름에서의 구형은하계 형성 효율은 어느 정도여야 하는가?
• RQ3 기름이 없는 난류 은하의 유입만으로도 금속성이 낮은 구형은하계 인구를 설명할 수 있는가, 아니면 탈리된 기름에서의 추가 형성이 필요한가?
• RQ4 관측된 금속성과 $S_N$ 값은 난류 은하의 초기 어두운 끝 기울기($\alpha$)에 어떤 제약을 가하는가?
• RQ5 난류 은하 유입 시나리오에 관측적 또는 역학적 모순이 존재하는가? 이는 더 질량이 큰 은하의 탈리와 같은 추가 과정이 필요하다는 것을 시사하는가?

주요 결과

• 기름이 없는 난류 은하의 유입만으로는 관측된 금속성이 낮은 구형은하계 인구를 설명할 수 없다. 유입 시나리오가 성립하려면 초기 등급함수의 기울기가 매우 급격한($\alpha < -1.4$) 상태여야 하며, 이 경우 예측된 평균 금속성은 관측된 값보다 0.5 dex 더 낮아진다.
• 중앙 GCS의 관측된 $S_N \approx 10$을 달성하려면 약 6000개의 난류 은하가 유입되어야 하며, 이 중 약 50%의 어두운 난류 은하($-12.5 < M_V < -10.5$)는 최소한 하나의 구형은하계를 가진다.
• 탈리된 기름에서의 현지에서의 구형은하계 형성에 의한 $S_N$의 급격한 증가는, 별성 폭발이나 병합 은하 수준의 높은 구형은하계 형성 효율이 요구된다.
• 만약 금속성이 높은 구형은하계가 주로 탈리된 기름에서 형성되었다면, 기름은 최소 $[Fe/H] \approx -1.0$ dex 이상으로 사전에 오염되어야 하며, 이는 금속성이 높은 구형은하계가 금속성이 낮은 것보다 최소 2 Gyr 이상 오래된 것으로 의미한다.
• GCS의 이중 금속성 분포는 금속성이 높은 은하계가 최소 2 Gyr 이상의 지연 후에 형성된다는 것을 의미하며, 이는 상당한 연령 분포를 암시한다.
• 난류 은하 유입은 cD 허브와 중심 GCS 형성에 타당한 메커니즘이지만, 철저한 제약 조건을 감안할 때 추가 과정—예를 들어 NGC 1380와 NGC 1404와 같은 더 질량이 큰 은하의 탈리—가 포함되어 있을 가능성이 높다.