[论文解读] Bulges of disk galaxies at intermediate redshifts.II. Nuclear, disk and global colours in the Groth Strip

Lilian Domínguez-Palmero, M. Balcells|ArXiv.org|Jul 18, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用 11

一句话总结

本研究分析了哈勃太空望远镜格罗思条带中56个中等红移盘状星系（0.1 < z < 1.3）的核球、盘面及整体的Rest-frame颜色，以约束核球形成时间。通过表面亮度分解和楔形轮廓颜色测量，发现60%的核球位于一条与z ≈ 1以来的被动演化一致的红色序列上，表明其在观测前约10亿年前即已停止形成，而核球与盘面之间强烈的颜色相关性表明二者演化同步，未发生盘面破坏。

ABSTRACT

We analyse colours of the nuclear regions of intermediate redshift disk galaxies, with the aim of obtaining empirical information of relative ages of bulges and disks at 0.1 &lt; z &lt; 1.3. We work with an apparent-diameter limited parent sample of 248 galaxies from the HST Groth Strip Survey. We apply a conservative criterion to identify bulges and potential precursors of present-day bulges based on nuclear surface brightness excess above the exponential profile of the outer parts. We measure bulge colours on wedge profiles opening on the semi-minor axis, and compare them to disk, and global galaxy colours. For 60% of galaxies with bulges, the rest-frame nuclear colour distribution shows a red sequence that is well fit by passive evolution models of various ages, while the remainder 40% scatters towards bluer colours. In contrast, galaxies without central brightness excess show typical colours of star forming population and lack a red sequence. We also see that, as in the local Universe, most of the minor axis colour profiles are negative (bluer outward), and fairly gentle, indicating that nuclear colours are not distinctly different from disk colours. This is corroborated when comparing nuclear, global and disk colours: these show strong correlations, for any value of the central brightness prominence of the bulge. Comparison with synthetic models of red sequence bulge colours suggests that such red bulges have stopped forming stars at an epoch earlier than ~ 1 Gyr before the observation. The correlation between nuclear and disk colours and the small colour gradients hints at an intertwined star formation history for bulges and disks: probably, most of our red bulges formed in a process in which truncation of star formation in the bulge did not destroy the disk.

研究动机与目标

• 确定中等红移（0.1 < z < 1.3）盘状星系中核球与盘面的相对形成时序。
• 通过分析其Rest-frame颜色并与合成模型比较，评估核球是否在盘面之前或之后形成。
• 探究核球与盘面之间观测到的颜色差异是否反映不同的形成历史，或为同步演化所致。
• 评估中心表面亮度过剩（η > 1）是否与红色序列成员身份及静止的恒星形成历史相关。
• 检验核球与盘面颜色相关性是否意味着在核球形成过程中盘面结构得以保留。

提出的方法

• 采用哈勃太空望远镜格罗思条带巡天中按视直径限制的248个星系样本。
• 使用保守标准识别出56个具有可测量核球的星系：即中心表面亮度过剩超过外区指数盘面轮廓（η > 1）。
• 通过沿半短轴方向的楔形轮廓测量核球颜色，以最小化尘埃污染的影响。
• 利用Rest-frame U-B及其他颜色指数比较星系的核球、盘面及整体颜色。
• 将观测到的核球颜色分布与被动演化模型拟合，以推断其形成 epoch。
• 分析核球-盘面边界处的颜色梯度与相关性，以评估结构与演化之间的耦合性。

实验结果

研究问题

• RQ1 中等红移盘状星系中的核球是否表现出指示早期、静止形成的红色序列？
• RQ2 核球的颜色与宿主盘面及整体星系颜色相比如何？
• RQ3 中心表面亮度过剩（η > 1）是否与核球中红色序列的存在相关？
• RQ4 核球-盘面界面处的颜色梯度是否表明恒星形成历史存在明显不连续性，或为平滑过渡？
• RQ5 观测到的核球与盘面之间的颜色相关性是否可用盘面结构在核球形成过程中得以保留的模型来解释？

主要发现

• 60%的具有中心表面亮度过剩（η > 1）的星系在Rest-frame U-B颜色中表现出红色序列，与被动演化模型一致，表明其形成时间至少早于观测约10亿年。
• 其余40%的核球呈现更蓝、更分散的颜色，表明存在正在进行或近期的恒星形成。
• 无中心表面亮度过剩（η < 1）的星系缺乏红色序列，表现出典型的星形成星等颜色，表明无显著的古老恒星种群。
• 无论中心集中度如何，核球、盘面与整体星系颜色在所有星系中均表现出强烈相关性，表明演化同步。
• 颜色轮廓平滑，具有较小的负梯度（外区更蓝），在核球-盘面边界处未观测到不连续性。
• 核球与盘面之间强烈的颜色相关性，以及平滑的颜色梯度，支持通过小质量并合实现的缓慢演化模型，该模型可在不破坏盘面的前提下增长核球。