[论文解读] VEGAS-SSS. A VST survey of elliptical galaxies in the southern hemisphere: analysis of small stellar systems. Testing the methodology on the globular cluster system in NGC3115

Michele Cantiello, Massimo Capaccioli+12 more|arXiv (Cornell University)|Dec 1, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 94被引用 12

一句话总结

本研究利用 $g$ 和 $i$-波段成像，对透镜状星系 NGC 3115 中的小致密星系（SSSs）开展了一项深度、大视场的 VST 巡天（VEGAS-SSS），分析了距离达 65 kpc 的球状星团（GCs）。研究确认了 GC 颜色双峰性及 $r^{1/4}$ 表面密度分布，将径向颜色梯度延伸至大半径区域，并识别出适用于未来光谱观测的 UCD 和 GC 候选体，验证了该方法在大规模 SSS 巡天中的可靠性。

ABSTRACT

We present a study of globular clusters (GCs) and other small stellar systems (SSSs) in the field of NGC3115, observed as part of the VEGAS imaging survey, carried out with the VST telescope. We use deep g and i data of NGC3115, a well-studied lenticular galaxy with excellent scientific literature. This is fundamental to test the methodologies, verify the results, and probe the capabilities of the VEGAS-SSS. Leveraging the large field of view of the VST allow us to accurately study of the distribution and properties of SSSs as a function of galactocentric distance Rgc, well beyond ~20 galaxy effective radii, in a way not often possible. Our analysis of colors, magnitudes and sizes of SSS candidates confirms the results from existing studies, some of which carried out with 8-10m class telescopes, and further extends them to unreached Rgc distances, with similar accuracy. We find a color bimodality for the GC population and a r1/4 profile for the surface density of GCs as for the galaxy light profile. The radial color gradient of blue and red GCs previously found, for instance by the SLUGGS survey, is further extended out to the largest Rgc inspected, ~65 kpc. The surface density profiles of blue and red GCs taken separately are well approximated by a r1/4 density profile, with the fraction of blue GCs being slightly larger at larger Rgc. We do not find hints of a trend for the red GC and for the GC turnover magnitude to vary with radius, but we observe a ~0.2 mag difference in the turnover magnitude of the blue and red GCs subpopulations. Inspecting SSS sizes and colors we obtained a list of UCDs and GC candidates suitable for future spectroscopic follow-up. In conclusion, our study shows the reliability of the methodologies developed to study SSSs in the field of bright early-type galaxies, and the great potential of the VEGAS survey to produce original results on SSSs science.

研究动机与目标

• 测试一种宽视场巡天方法在早期星系中探测和表征小致密星系（SSSs）的可靠性。
• 将 NGC 3115 中球状星团（GCs）的径向覆盖范围扩展至超过 20 个有效半径，达到约 65 kpc。
• 验证 VST/OMEGACAM 数据在识别 GCs、UCDs 和超致密矮星系时的适用性，且污染程度最低。
• 评估测光和结构参数（如星等、颜色、大小）与现有高分辨率研究（如 ACS 数据）的一致性。
• 为未来利用 VEGAS 巡天框架在南天球开展大规模 SSS 巡天提供基础。

提出的方法

• 使用 2.6 米 VST 望远镜和大视场 OMEGACAM 相机进行深度 $g$ 和 $i$-波段成像，覆盖大视场区域。
• 在 VEGAS-SSS 数据上使用源检测与测光工具进行源检测和测光，获取 $g$ 和 $i$ 波段的星等与颜色测量值。
• 采用 IShape 算法估算扩展源的半光半径（$R_h$），实现基于大小的 SSS 分类。
• 将 $R_h$ 估计值与档案中的哈勃空间望远镜（HST）ACS 数据进行比较，评估准确性与污染水平。
• 应用颜色-星等判据及大小截断条件，将候选体分类为 GCs、UCDs 或其他 SSSs。
• 利用 $r^{1/4}$ de Vaucouleurs 模型对蓝、红 GC 子群的径向表面密度分布进行建模，以评估结构趋势。

实验结果

研究问题

• RQ1 VEGAS-SSS 方法是否能可靠地探测并表征早期星系中大星系距处的小致密星系（SSSs），包括球状星团？
• RQ2 NGC 3115 中蓝、红球状星团子群的径向分布与结构特性与现有研究在更大半径范围内的结果相比如何？
• RQ3 球状星团的表面密度分布在多大程度上符合 de Vaucouleurs $r^{1/4}$ 律？其与星系光分布相比如何？
• RQ4 球状星团系统的转折星等（$M_g^{TOM}$）或颜色是否存在径向趋势，反映出演化或形成上的差异？
• RQ5 VEGAS-SSS 巡天能否识别出高优先级候选体（如 UCDs、GCs）以供未来光谱后续观测，特别是在超过 20 个有效半径的区域？

主要发现

• NGC 3115 的球状星团系统表现出明显的颜色双峰性，其中蓝 GCs 的分布比星系恒星光更弥散，而红 GCs 更集中于中心区域。
• 蓝、红 GC 子群的表面密度分布均能很好地用 de Vaucouleurs $r^{1/4}$ 模型描述，与星系光分布一致。
• 蓝、红 GC 的径向颜色梯度在 ~65 kpc 范围内得到确认，扩展了 SLUGGS 及其他巡天的早期结果。
• 球状星团的转折星等（$M_g^{TOM}$）未发现显著径向趋势，但蓝、红子群之间存在约 0.2 等的差异。
• 在更大半径区域，蓝 GC 的比例略有上升，表明存在更弥散的星系晕成分。
• 基于大小与颜色识别出一批超致密矮星系和 GC 候选体，适合未来光谱后续观测。