[논문 리뷰] Galaxy Evolution in Local Group Analogs. I. A GALEX study of nearby groups

A. D. Marino, L. Bianchi외 3명|arXiv (Cornell University)|2009. 12. 21.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 15

한 줄 요약

이 연구는 세 개의 근접한 늦은 유형 은하군(LGG 93, 127, 225)에 대한 GALEX 원거리 및 근접 자외선 영상 자료를 사용하여 은하 진화, 특히 항성 형성과 역학적 상태를 조사한다. LGG 225는 상호작용이 계속되고 최근 항성 형성이 일어나는 전-비르יאל 상태이며, 역학적으로 활성화된 단계에 있으며, LGG 93는 이미 비르יאל 상태일 가능성이 높고, LGG 127는 지속적인 진화의 징후를 보이며, 저밀도 환경에서 군 규모의 진화 과정에 대한 통찰을 제공한다.

ABSTRACT

Understanding the astrophysical processes acting within galaxy groups and their effects on the evolution of the galaxy population is one of the crucial topic of modern cosmology, as almost 60% of galaxies in the Local Universe are found in groups. We imaged in the far (FUV 1539 A) and near ultraviolet (NUV 2316 A) with GALEX three nearby groups, namely LGG93, LGG127 and LGG225. We obtained the UV galaxy surface photometry and, for LGG225, the only group covered by the SDSS, the photometry in u, g, r, i, z bands. We discuss galaxy morphologies looking for interaction signatures and we analyze the SED of galaxies to infer their luminosity-weighted ages. The UV and optical photometry was also used to perform a kinematical and dynamical analysis of each group and to evaluate the stellar mass. A few member galaxies in LGG225 show a distorted UV morphology due to ongoing interactions. (FUV-NUV) colors suggest that spirals in LGG93 and LGG225 host stellar populations in their outskirts younger than that of M31 and M33 in the LG or with less extinction. The irregular interacting galaxy NGC3447A has a significantly younger stellar population (few Myr old) than the average of the other irregular galaxies in LGG225 suggesting that the encounter triggered star formation. The early-type members of LGG225, NGC3457 and NGC3522, have masses of the order of a few 10^9 Mo, comparable to the Local Group ellipticals. For the most massive spiral in LGG225, we estimate a stellar mass of ~4x10$^{10}$ Mo, comparable to M33 in the LG. Ages of stellar populations range from a few to ~7 Gyr for the galaxies in LGG225. The kinematical and dynamical analysis indicates that LGG127 and LGG225 are in a pre-virial collapse phase, i.e. still undergoing dynamical relaxation, while LGG93 is likely virialized. (Abridged)

연구 동기 및 목표

• 늦은 유형 은하가 지배하는 저밀도 환경에서의 은하 진화를 이해하기 위해, 특히 자외선 항성 집단을 통해 분석한다.
• 근접한 은하군에서 상호작용과 역학적 과정이 은하의 성질과 진화에 미치는 영향을 조사한다.
• 다양한 형상 구성이 있는 군의 역학적 상태와 진화 단계를 비교하며, 특히 국지 은하군과의 관련성을 고려한다.
• 다중 파장 광도 측정을 통해 이들 군 내 은하의 항성 질량과 빛의 가중 평균 연령을 추정한다.
• 계층적 우주론적 프레임워크에서 늦은 유형이 지배하는 군이 조기 유형이 지배하는 군보다 이른 진화 단계를 반영하는가를 평가한다.

제안 방법

• 은하 진화 탐사기(GALEX)를 사용하여 LGG 93, LGG 127, LGG 225의 원거리 자외선(FUV, 1539 Å) 및 근접 자외선(NUV, 2316 Å) 영상 자료를 확보하였다.
• 은하군 내 은하에 대해 자외선 및 광학 표면 광도 측정을 수행하였으며, FUV–NUV 색상 분석을 통해 항성 집단 연령과 투명도를 추론하였다.
• 형태 분석을 수행하여 자외선 및 광학 영상에서 상호작용의 징후를 식별하였다.
• 스펙트럼 에너지 분포(SED) 모델링을 통해 빛의 가중 평균 항성 집단 연령과 먼지 투명도를 유도하였다.
• 반경 속도와 광도 데이터를 사용하여 빛의 가중 평균 운동 및 역학 분석을 수행하여 군의 교차 시간과 비르엘 상태를 추정하였다.
• GALEX, SDSS, 2MASS의 다중 대역 광도 측정 자료를 통합하여 항성 질량을 추정하고, GRASIL 모델 및 기록 자료와 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 LGG 93, LGG 127, LGG 225와 같은 늦은 유형이 지배하는 은하군의 역학적 상태는 무엇이며, 이는 그들의 진화 활동과 어떻게 관련되어 있는가?
• RQ2 이 군 내 은하의 자외선 색상과 형태는 최근 항성 형성과 상호작용 역사를 어떻게 반영하는가?
• RQ3 이 군 내 은하의 항성 집단 연령과 먼지 특성은 국지 은하군의 것과 비교하여 어떠한가?
• RQ4 이 군의 역학적 질량과 비르엘 상태에 도달하는 데 필요한 시간 스케일은 이론적 기대치와 다른 근접한 군들과 비교하여 어떻게 되는가?
• RQ5 관측된 이들의 성질이 늦은 유형이 지배하는 군이 조기 유형이 지배하는 군의 진화 전구로 간주될 수 있는 정도는 어느 정도인가?

주요 결과

• LGG 225는 전-비르엘 상태에 있으며, 교차 시간이 약 1.3 Gyr로, 지속적인 역학적 안정화와 활성적인 진화가 진행 중임을 시사한다.
• LGG 225 내 몇몇 은하, 특히 NGC 3447A는 지속적인 상호작용과 일치하는 왜곡된 자외선 형태를 보이며, 이는 상호작용의 증거이다.
• LGG 93 및 LGG 225의 나선 은하의 (FUV–NUV) 색상은 국지 은하군의 M31 및 M33보다 더 어린 또는 덜 투명한 외부 항성 집단을 시사한다.
• NGC 3447A는 약 수백만 년 전에 형성된 항성 집단 연령을 가지며, 최근의 상호작용으로 인해 최근 항성 형성이 촉발된 것으로 나타났다.
• LGG 225의 가장 질량이 큰 나선 은하의 항성 질량은 약 4 × 10¹⁰ M☉로, 국지 은하군의 M33과 유사하다.
• LGG 225의 조기 유형 은하(NGC 3457 및 NGC 3522)는 약 수 ×10⁹ M☉의 항성 질량을 가지며, 국지 은하군의 타원 은하들과 유사하다.