[논문 리뷰] The globular cluster system of NGC1316. I. Wide-field photometry in the Washington system

T. Richtler, L. P. Bassino외 2명|arXiv (Cornell University)|2012. 03. 08.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 71인용 수 23

한 줄 요약

이 연구는 NGC1316의 구상성단계계(GCS)에 대한 광역 워싱턴 광도측정을 수행하여, 밝은 부두 성단에서 두 개의 별개의 형성 시기(~2 Gyr 및 ~0.8 Gyr)를 나타내는 이중색 분포를 규명하였다. 외곽 GCS는 C-R ≈ 1.1에서 단일적 붉은 피크를 보이며 옛날의 금속 빈도가 낮은 인구를 시사하지만, 밝기 함수의 전환점이 없어 상당한 젊은 성분이 존재함을 시사한다. 7 Gyr 전의 융합 이전 인구와 그 후의 두 번째 폭발적 형성 시기로 구성된 이중폭발 토이 모델은 관측된 M/L 및 색 프로파일을 잘 맞추며, 융합에 의해 유도된 형성 역사를 지지한다. 이 과정에서 계속해서 성단 형성이 이루어지고 있음을 시사한다.

ABSTRACT

NGC 1316 (Fornax A) is a prominent merger remnant in the outskirts of the Fornax cluster. The cluster system has not yet been studied in its entirety. We therefore present a wide-field study of the globular cluster system of NGC 1316, investigating its properties in relation to the global morphology of NGC 1316. We used the MOSAIC II camera at the 4-m Blanco telescope at CTIO in the filters Washington C and Harris R. We identify globular cluster candidates and study their color distribution and the structural properties of the system. In an appendix, we also make morphological remarks, present color maps, and present new models for the brightness and color profiles of the galaxy. The cluster system is well confined to the optically visible outer contours of NGC 1316. The color distribution of the entire sample is unimodal, but the color distribution of bright subsamples in the bulge shows two peaks that, by comparison with theoretical Washington colors with solar metallicity, correspond to ages of about 2 Gyr and 0.8 Gyr, respectively. We also find a significant population of clusters in the color range 0.8 < C-R < 1.1 which must be populated by clusters younger than 0.8 Gyr, unless they are very metal-poor. The color interval 1.3 < C-R < 1.6 hosts the bulk of intermediate-age clusters which show a surface density profile with a sharp decline at about 4 arcmin. The outer cluster population shows an unimodal color distribution with a peak at C-R=1.1, indicating a larger contribution of old, metal-poor clusters. Their luminosity function does not show the expected turn-over, so the fraction of younger clusters is still significant. Cluster formation in NGC 1316 has continued after an initial burst, presumably related to the main merger. A toy model with two bursts of ages 2 Gyr and 0.8 Gyr is consistent with photometric properties and dynamical M/L-values.

연구 동기 및 목표

• NGC1316의 구상성단계계(GCS)에 대한 광역 광도측정 조사(워싱턴 C 및 R 필터 사용)를 수행하기 위해.
• GCS의 색 분포, 공간 구조 및 밝기 함수를 분석하여 NGC1316의 전체 형태와 별 형성 역사와의 연관성을 조사하기 위해.
• 특히 은하의 중간 연령 별 인구와 융합 역사를 고려할 때, 구상성단의 연령 및 금속 농도 분포를 규명하기 위해.
• 관측된 GCS 성질이 융합 이전의 나선파opulation과 융합 이후의 성단 형성을 포함하는 이중폭발 형성 모델과 일치하는지 검증하기 위해.

제안 방법

• CTIO의 4m 블랑코 망원경에 장착된 MOSAIC II 카메라를 사용하여 워싱턴 C 및 하리스 R 필터에서 깊은 광역 영상 촬영을 수행하였다.
• 광도 및 형태 기준을 이용하여 R = 24 mag까지의 구상성단 후보를 식별하였다.
• 고정된 위치각(50°)과 이완도(0.3)를 가진 타원형 이소파를 따라 평균화하여 은하 전반의 색 기울기를 추적하는 반경 색 프로파일을 구성하였다.
• 성단 색의 공간적 변화를 시각화하기 위해 C-R 색 지ap을 제작하였으며, 먼지 구조, L1-구조, 그리고 북서쪽 플룸과 같은 특징을 식별하였다.
• 외곽 성단계계의 밝기 함수를 분석하여 전환점의 유무를 평가함으로써 옛 인구의 지배성을 평가하였다.
• 관측된 성단 색을 태양 금속 농도에 대한 이론적 워싱턴 색과 비교하여, 이중폭발 형성 모델을 가정하고 연령를 추정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NGC1316의 구상성단계계의 공간 분포 및 구조적 형태는 은하의 광학적 및 tidal 특징과 어떻게 관련되어 있는가?
• RQ2 구상성단의 색 분포는 그들의 형성 시기와 금속 농도에 대해 무엇을 드러내는가?
• RQ3 외곽 성단계계의 밝기 함수는 지배적인 옛 인구에 일치하는가, 아니면 상당한 젊은 성분이 존재하는가?
• RQ4 이중폭발 형성 모델은 관측된 색 분포, 밝기 함수 및 천체역학적 M/L 값들을 설명할 수 있는가?
• RQ5 L1-구조 내 블루 성단 집합의 기원은 무엇이며, 최근의 별 형성 또는 왜소 은하의 유입을 시사하는가?

주요 결과

• NGC1316의 구상성단 후보 총 수는 R = 24 mag까지 약 640개이며, 은하의 광학 윤곽 내에 국한되어 있다.
• GCS의 전반적 색 분포는 단일색이지만, 밝은 부두 성단은 C-R ≈ 1.1과 C-R ≈ 1.4에서 피크를 보이며 이는 각각 약 ~2 Gyr 및 ~0.8 Gyr의 연령에 해당한다.
• 0.8 < C-R < 1.1 색 범위에 있는 성단의 상당한 비율은 0.8 Gyr 미만이거나 극도로 금속 빈도가 낮아, 계속되거나 최근의 성단 형성을 시사한다.
• 중간 연령 성단 인구는 C-R 범위 1.3 < C-R < 1.6에 집중되어 있으며, 중심으로부터 약 4′에서 표면 밀도가 급격히 감소하여 반경 방향의 절단을 나타낸다.
• 외곽 성단계계는 C-R ≈ 1.1에서 단일색 피크를 보이며, 옛날의 금속 빈도가 낮은 성단의 지배를 시사하지만, 그 밝기 함수는 전환점이 없어 젊은 성단의 기여가 무시할 수 없음을 시사한다.
• 슈바이처의 L1-구조 영역에 블루 성단 후보의 뚜렷한 집합이 관측되어 국소적 별 형성 또는 타이드 분해 중인 왜소 은하의 유입을 시사한다.