[论文解读] A mid-IR study of Hickson Compact Groups II. Multi-wavelength analysis of the complete GALEX-Spitzer Sample

T. Bitsakis, V. Charmandaris+4 more|SPIRE - Sciences Po Institutional REpository|Jul 18, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 62被引用 23

一句话总结

本研究利用GALEX、Spitzer及其他数据，分析了32个希克森致密星系群（HCG）中135个星系的多波长SED，以探究环境对星系演化的影响。结果表明，动力学上‘古老’的星系群中，晚型星系表现出更低的ssSFR和更红的NUV-r颜色，这是由于反复的潮汐相互作用所致；部分椭圆星系则因近期的恒星形成而显得更蓝；在13个‘古老’星系群中的10个检测到弥散的冷尘，表明环境持续影响星系间物质的演化。

ABSTRACT

We present a comprehensive study on the impact of the environment of compact galaxy groups on the evolution of their members using a multi-wavelength analysis, from the UV to the infrared, for a sample of 32 Hickson compact groups (HCGs) containing 135 galaxies. Fitting the SEDs of all galaxies with the state-of-the-art model of da Cunha (2008) we can accurately calculate their mass, SFR, and extinction, as well as estimate their infrared luminosity and dust content. We compare our findings with samples of field galaxies, early-stage interacting pairs, and cluster galaxies with similar data. We find that classifying the groups as dynamically "old" or "young", depending on whether or not at least one quarter of their members are early-type systems, is physical and consistent with past classifications of HCGs based on their atomic gas content. [...ABRIDGED...] We also examine their SF properties, UV-optical and mid-IR colors, and we conclude that all the evidence point to an evolutionary scenario in which the effects of the group environment and the properties of the galaxy members are not instantaneous. Early on, the influence of close companions to group galaxies is similar to the one of galaxy pairs in the field. However, as the time progresses, the effects of tidal torques and minor merging, shape the morphology and star formation history of the group galaxies, leading to an increase of the fraction of early-type members and a rapid built up of the stellar mass in the remaining late-type galaxies.

研究动机与目标

• 探究希克森致密星系群（HCG）的致密环境如何影响星系演化，特别是恒星形成和形态。
• 确定HCG的动力学分类（基于早型星系比例）为‘年轻’或‘古老’是否与SFR、尘埃含量和颜色指数等物理特性相关。
• 评估潮汐相互作用和小质量并合在将晚型星系转化为早型星系以及触发椭圆星系中恒星形成中的作用。
• 通过SED建模检测并表征星系群介质中的弥散冷尘。
• 将HCG星系与场星系、早期相互作用对和星系团星系进行比较，以分离出致密星系群中独特的环境效应。

提出的方法

• 收集了32个HCG中135个星系的多波长测光数据，涵盖GALEX（FUV, NUV）、SDSS（ugriz）、2MASS（J, H, Ks）、Spitzer/IRAC（3.6–8.0 µm）、Spitzer/MIPS（24 µm）、IRAS（60, 100 µm）和AKARI（65–160 µm）。
• 利用da Cunha（2008）的先进尘埃发射与星族合成模型对所有星系的谱能分布（SED）进行拟合，以推导出质量、SFR、消光、红外光度和尘埃含量。
• 基于早型星系成员的比例对星系群进行动力学分类：早型星系比例≥25%为‘古老’，否则为‘年轻’。
• 利用UV至红外颜色（NUV-r、中红外颜色）和特定SFR（ssSFR）比较不同环境中的星系群体。
• 当24 µm及更长波长的剩余辐射无法归因于单个星系时，通过SED建模推断星系群介质中存在弥散冷尘。
• 采用相似的数据和建模方法，将HCG星系与场星系、早期相互作用对和星系团星系进行比较分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 在动力学上‘年轻’和‘古老’的星系群中，HCG内晚型星系的恒星形成率、尘埃含量和颜色有何差异？
• RQ2 在致密星系群中反复发生的潮汐相互作用在多大程度上解释了观测到的晚型星系向早型星系的形态转化？
• RQ3 HCG内的椭圆星系中是否存在近期恒星形成的迹象？若存在，其触发机制（如气体吸积、小质量并合）可能是什么？
• RQ4 HCG星系群介质中是否存在弥散冷尘的证据？其存在是否与动力学生命周期相关？
• RQ5 在SED推导的参数方面，HCG星系的物理特性与场星系、早期相互作用对和星系团星系相比如何？

主要发现

• 动力学上‘古老’的星系群（早型星系比例≥25%）比‘年轻’星系群更紧凑，速度弥散度更高，证实了其物理上的动力学差异。
• ‘年轻’星系群中的晚型星系具有与场星系和早期相互作用对螺旋星系相似的ssSFR、NUV-r颜色和中红外颜色，表明其近期或持续受到相互作用影响。
• ‘古老’星系群中的晚型星系ssSFR显著更低，NUV-r颜色更红，表明其经历了多次潮汐遭遇，导致恒星形成被抑制且恒星质量增加。
• 部分‘古老’星系群中的晚型星系表现出与椭圆星系相当的ssSFR和颜色，与反复相互作用导致的气体耗尽一致。
• 25%的HCG椭圆星系具有比典型场椭圆星系更蓝的紫外/光学颜色，表明其近期恒星形成可能由气体吸积或小质量并合触发。
• SED建模揭示，在13个星系群中存在星系群介质中的弥散冷尘——其中10个为动力学‘古老’星系群，表明星际物质持续经历环境处理。