[논문 리뷰] Globular clusters in the blue compact galaxy ESO~338-IG04 (Tol~1924-416), as tracers of the star formation history. Results from HST/WFPC2 observations

Göran Östlin, N. Bergvall외 1명|arXiv (Cornell University)|1998. 04. 07.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 3

한 줄 요약

HST/WFPC2 영상 분석을 통해 금속 농도가 낮은 파란 밀도 은하 ESO~338-IG04에서 질량이 크고 공간적으로 확장된 점원소 후보군을 식별하였다. 분석 결과, 이들의 연령 분포에 다수의 피크가 존재하며, 30 Myr 이하에서부터 약 10 Gyr에 이르는 범위를 포함하고 있어, 과거 및 현재의 융합에 의해 촉발된 비연속적인 별 형성의 증거로 보이며, 현재의 별 형성 폭발이 진화함에 따라 은하가 별 형성 클러스터가 풍부한 체계로 변화하고 있음을 시사한다.

ABSTRACT

Multicolour images of the starbursting metal poor blue compact galaxy ESO338-IG04 have been obtained with WFPC2/HST. In the images we find numerous point-like sources concentrated towards the main body of the galaxy, which we identify as globular cluster candidates. We show that these objects are physically associated with the galaxy and that they are spatially extended. Given their high intrinsic luminosities, these objects cannot be individual stars. Using photometric evolution models we show that the objects constitute a rich population of massive star clusters with ages ranging from a few Myr to 10 Gyr, and masses ranging from 10^4 to more than 10^7 solar masses. We show that these objects are most likely globular clusters of varying age. There are peaks in the age distribution of the clusters: at <30 Myr, ~100 Myr, ~600 Myr, 2.5-5 Gyr and ~10 Gyr. The youngest objects are found in the crowded starburst region. The galaxy presently appears to be involved in a merger, which is the probable cause of the present globular cluster formation. The presence of a numerous intermediate age (2.5 to 5 Gyr) population of globular clusters, suggests that a previous merger might have occurred. As the starburst fades, this galaxy will become very rich in globular clusters. Transforming all objects to an age comparable to that of Milky Way globular clusters reveals a luminosity function similar to the Galactic. We suggest that this galaxy is the result of a merger between a dwarf elliptical and a gas rich dwarf. The possibility of dating the globular clusters offers an efficient way of studying the history of violent star formation in this and similar galaxies.

연구 동기 및 목표

• 고해상도 HST/WFPC2 영상 데이터를 활용하여 ESO~338-IG04의 점원소 후보를 식별하고 특성화하기.
• 이들 소체가 은하와 물리적으로 연관되어 있는지, 배경의 별이나 단일 별인지 구분하기.
• 관측된 색과 등급을 기반으로 광학적 진화 모델을 사용하여 해당 대상의 연령 및 질량 추정하기.
• 별 형성 클러스터 집단의 연령 분포를 통해 은하의 별 형성 역사를 조사하기.
• 현재의 별 형성 폭발이 진화함에 따라 은하의 미래 진화 경로를 밀레이크의 별 형성 클러스터와의 빛의 분포를 비교함으로써 평가하기.

제안 방법

• 허블 우주望遠경의 광역 평면 카메라 2(WFPC2)를 사용하여 ESO~338-IG04의 다색 영상 확보.
• 은하 중심부에 집중된 점원소이자 공간적으로 확장된 소체를 식별하여, 별 형성 클러스터 후보로 간주.
• 관측된 색과 등급을 바탕으로 광학적 진화 모델을 활용하여 클러스터 후보의 연령 및 질량 추정.
• 관측된 클러스터의 빛의 분포를 밀레이크 은하의 별 형성 클러스터와 동일한 연령로 변환하여 비교.
• 공간 분포 및 빛의 세기 분석을 통해 단일 별을 배제하고 은하와의 물리적 연관성 확인.
• 연령 분포의 피크를 다수의 별 형성 시기로 해석하며, 융합 사건에 의해 촉발된 것으로 추정.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 ESO~338-IG04의 점원소 후보들은 은하와 물리적으로 연관되어 있으며, 별 형성 클러스터로 간주될 수 있는가?
• RQ2 ESO~338-IG04의 별 형성 클러스터 집단의 연령 분포는 어떻게 되며, 과거의 별 형성 시기와 어떤 관계가 있는가?
• RQ3 이 클러스터들의 질량 및 빛의 세기는 밀레이크 은하의 별 형성 클러스터와 어떻게 비교되는가?
• RQ4 은하 융합이 이 체계에서 관측된 별 형성 및 클러스터 형성의 원인으로 작용하는가?
• RQ5 현재의 별 형성 폭발이 진화함에 따라 ESO~338-IG04의 별 형성 클러스터 집단은 어떤 미래 진화 경로를 따를 것인가?

주요 결과

• 질량이 10^4에서 10^7 태양질량 이상인 거대한 별 형성 클러스터 집단이 풍부하게 존재함을 식별하였다.
• 클러스터의 연령 분포는 30 Myr 이하, 약 100 Myr, 약 600 Myr, 2.5–5 Gyr, 약 10 Gyr에 명확한 피크를 보이며, 다수의 별 형성 시기 존재를 시사한다.
• 가장 어린 클러스터들은 중심부의 혼잡한 별 형성 폭발 영역에 위치해 있어, 현재의 강력한 별 형성 활동과 일치한다.
• 중간 연령대 클러스터 집단(2.5–5 Gyr)의 존재는 이전의 융합 사건을 시사하며, 융합에 의해 촉발된 진화 역사에 대한 근거를 제공한다.
• 밀레이크 은하 별 형성 클러스터의 연령에 맞게 조정된 클러스터의 빛의 분포는 밀레이크 은하의 빛의 분포와 유사하게 나타난다.
• 은하는 저위성 타원은하와 가스가 풍부한 난쟁이 은하의 융합 결과로 발생했으며, 현재 및 과거의 융합이 별 형성 클러스터 시스템 형성에 기여하고 있다.