[논문 리뷰] Young stellar populations in early-type dwarf galaxies; occurrence, radial extent and scaling relations

E. Hamraz, R. F. Peletier외 4명|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|2019. 04. 05.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 105인용 수 11

한 줄 요약

이 연구는 허블 우주望遠鏡 ACS 영상 자료를 이용해 프ornax, Virgo, Coma 은하단 내 초기형 난소은하(dEs)에서 젊은 항성 집단을 조사한다. 거의 모든 Fornax dEs는 청색 핵을 지니며, 이는 젊은 항성의 존재를 시사한다. 이에 비해 Virgo와 Coma dEs의 85%와 53%가 각각 청색 핵을 지닌다. 더 청색인 핵은 더 어두운 은하에서 선호되며, 청색 핵 크기와 주변 은하의 빛의 세기 사이에 상관관계는 없다.

ABSTRACT

To understand the stellar population content of dwarf early-type galaxies (dEs) and its environmental dependence, we compare the slopes and intrinsic scatter of color-magnitude relations (CMRs) for three nearby clusters, Fornax, Virgo and Coma. Additionally we present and compare internal color profiles of these galaxies to identify central blue regions with younger stars. We use the imaging of the HST/ACS Fornax cluster in the magnitude range of -18.7 <= M_g' <= -16.0, to derive magnitudes, colors and color profiles, which we compare with literature measurements. Based on analysis of the color profiles, we report a large number of dEs with young stellar populations in their center in all three clusters. While for Virgo and Coma the number of blue-cored dEs is found to be 85 +/- 2% and 53 +/- 3% respectively, for Fornax, we find that all galaxies have a blue core. We show that bluer cores reside in fainter dEs, similar to the trend seen in nucleated dEs. We find no correlation between the luminosity of the galaxy and the size of its blue core. Moreover, a comparison of the CMRs of the three clusters shows that the scatter in Virgo's CMR is considerably larger than in the Fornax and Coma clusters. Presenting adaptive smoothing we show that the galaxies on the blue side of the CMR often show evidence for dust extinction, which strengthens the interpretation that the bluer colors are due to young stellar populations. We also find that outliers on the red side of the CMR are more compact than expected for their luminosity. We find several of these red outliers in Virgo, often close to more massive galaxies. No red outlying compact early-types are found in Fornax and Coma in this magnitude range while we find three in the Virgo cluster. We suggest that the large number of outliers and larger scatter found for the Virgo cluster CMR is a result of Virgo's different assembly history.

연구 동기 및 목표

• 다양한 은하단 환경에서 초기형 난소은하(dEs) 내 젊은 항성 집단의 발생 빈도와 반경적 확장을 이해하기 위해.
• dEs의 색-등급관계(CMR)에서 산란과 이질적인 개체의 환경적 의존성을 조사하기 위해.
• dEs의 청색 핵이 젊은 항성 집단인지, 또는 먼지 투명도 때문인지 고해상도 색 프로파일을 이용해 규명하기 위해.
• 청색 핵의 특성과 주변 은하의 빛의 세기나 크기 사이의 척도관계를 탐색하기 위해.
• 은하단 고유의 형성 역사를 관측된 CMR 산란과 이질적 개체의 형성에 미치는 영향을 평가하기 위해.

제안 방법

• Fornax, Virgo, Coma 은하단 내 dEs에 대한 고해상도 허블 우주망원경/고급 카메라용 표면(ACS) 영상 자료를 활용하였으며, 등급 범위는 $-18.7 \leq M_{g^\prime} \leq -16.0$ 이다.
• 은하의 등급, 색, 그리고 중심 청색 영역 식별 및 빨간 시퀀스에서의 이탈 정도를 정량화하기 위해 세밀한 $(g^\prime - z^\prime)$ 색 프로파일을 구축하였다.
• 더 기대보다 청색인 은하에서 먼지 투명도와 본질적인 젊은 항성 집단을 구분하기 위해 적응형 스무딩 기법을 적용하였다.
• 각 은하단에 대해 색-등급관계(CMR)를 피팅하고, 내재된 산란과 CMR에서의 이질적 개체를 정량화하였다.
• 은하단 간 색 기울기와 핵 특성(크기, 색 초과)을 비교하여 환경적 경향성을 평가하였다.
• 정의된 중심 및 외곽 영역을 가진 매개변수화된 색 프로파일을 사용하여 청색 핵을 분리하고, CMR 및 빨간 시퀀스에서의 오프셋을 측정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Fornax, Virgo, Coma 은하단 내 초기형 난소은하(dEs)에서 젊은 항성 집단의 발생 비율은 어떻게 되는가?
• RQ2 dEs의 청색 핵의 반경적 확장과 색은 주변 은하의 빛의 세기에 어떻게 연관되는가?
• RQ3 dEs의 CMR 산란은 무엇으로 인해 발생하는가? 주로 젊은 항성 집단 때문인지, 먼지 때문인가?
• RQ4 왜 Virgo 은하단의 CMR 산란은 Fornax와 Coma보다 더 크며, 그 이유는 무엇인가?
• RQ5 CMR에서 빨간 이질적 개체(기대보다 더 밀도 높은)는 어떤 은하단 환경에서 더 흔한가?

주요 결과

• 조사한 모든 Fornax dEs는 청색 핵을 지니며, 젊은 항성 집단의 발생 비율이 100%이다. 이는 Virgo의 85% ± 2%와 Coma의 53% ± 3%에 비해 높은 비율이다.
• 더 청색인 핵은 더 어두운 dEs에서 선호적으로 발견되며, 이는 핵이 있는 dEs에서 관측된 경향과 일치한다. 또한 청색 핵 크기와 주변 은하의 빛의 세기 사이에 상관관계는 없다.
• Virgo의 CMR 산란은 Fornax와 Coma보다 유의미하게 크며, 0.05–0.06 mag 정도이다. 이는 Virgo에서 더 활발한 형성 역사를 지녔고, 계속 상호작용이 일어나고 있음을 시사한다.
• 적응형 스무딩 분석 결과, CMR의 청색 측면에 위치한 은하들은 종종 먼지 투명도의 징후를 보이며, 이는 더 청색인 색이 먼지 때문이 아니라 주로 젊은 항성 때문임을 지지한다.
• 빨간 이질적 개체—밀도 높고 밝은 dEs—는 Virgo에서 발견되었으며(3개의 은하), Fornax나 Coma에서는 연구한 등급 범위 내에서 발견되지 않았다. 이는 환경적 의존성이 있음을 시사한다.
• Fornax와 Virgo의 CMR는 Coma보다 약간 더 청색이며, 세 은하단의 dEs 색 기울기는 빛의 세기가 감소함에 따라 음성에서 양성으로 변화하는 경향을 보이며, 특히 가장 어두운 은하에서 두드러진다.