[论文解读] A close look at the Centaurus A group of galaxies IV. Recent star formation histories of late-type dwarfs around CenA

Denija Crnojević, E. K. Grebel+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 26, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 131被引用 9

一句话总结

本研究利用哈勃空间望远镜/先进巡天相机（Hubble Space Telescope/ACS）档案数据，通过合成颜色-星等图拟合方法，重建了天蝎座A星系群中五颗晚型矮不规则星系的近期恒星形成历史。研究发现，尽管星系的本征属性（如重子质量）决定了其平均恒星形成率，但外部环境——尤其是密集的星系群区域——显著抑制了近期的恒星形成活动；而孤立的矮星系则表现出更丰富的恒星形成历史，凸显了矮星系演化中‘先天’与‘后天’因素的双重作用。

ABSTRACT

We study a sample of 5 dwarf irregular galaxies in the CenA/M83 group, which are companions to the giant elliptical CenA. We aim at deriving their physical properties over their lifetime and compare them to those of dwarfs located in different environments. We use archival HST/ACS data and apply synthetic color-magnitude diagram fitting in order to reconstruct the past star formation activity of the target galaxies. The average star formation rate for the studied galaxies ranges from 10^{-3} up to \sim 7x10^{-2} M_odot/yr, and their mean metallicities correlate with their luminosities (from [Fe/H]\sim -1.4 up to \sim -1.0). The form of the star formation histories varies across the sample, with quiescent periods alternating with intermittent enhancements in the star formation (from a few up to several times the average lifetime value). The dwarfs in this sample formed ~35% to ~60% of their stellar content prior to ~5 Gyr ago. The resulting star formation histories for the CenA companions are similar to those found for comparable Local Group and M81 group dwarfs. We consider this sample of dwarfs together with 5 previously studied M83 dwarf irregular companions. We find no trend of the average star formation rate with tidal index or distance from the main galaxy of the group. However, dwarfs with higher baryonic masses do show higher average star formation rates, underlining the importance of intrinsic properties in governing the evolution of these galaxies. On the other hand, there is also a clear trend when looking at the recent (~0.5-1 Gyr) level of activity. Namely, dwarfs within a denser region of the group appear to have had their star formation quenched while dwarfs located in the group outskirts show a wide range of possible star formation rates, thus indicating that external processes play a fundamental role, complementary to mass, in shaping the star formation histories of dwarf galaxies.

研究动机与目标

• 理解天蝎座A星系群中晚型矮不规则星系的恒星形成历史，该星系群是研究矮星系演化的重要环境。
• 将这些星系与本地星系群及M81星系群中的星系进行比较，评估环境因素与本征属性对恒星形成的影响。
• 探究靠近主导星系CenA或所处星系群密度是否与近期恒星形成活动的抑制相关。
• 确定重子质量与潮汐力在塑造这些低质量星系恒星形成效率中的作用。

提出的方法

• 对天蝎座A星系群中五颗矮不规则星系的哈勃空间望远镜/先进巡天相机档案影像应用了合成颜色-星等图（CMD）拟合方法。
• 利用恒星群体合成模型，从观测到的CMD中推导出恒星形成历史、金属丰度和总恒星质量。
• 为每颗星系推导出平均恒星形成率（SFR）和金属丰度（[Fe/H]），其值分别在约10⁻³至约7×10⁻² M⊙ yr⁻¹之间，[Fe/H]在约-1.4至约-1.0之间。
• 计算了在约50亿年前之前形成的恒星质量占比，范围在35%至60%之间。
• 构建了不同年龄恒星群体的密度图，以可视化恒星的空间分布与迁移模式。
• 将样本扩展至包含五颗M83星系群的矮星系，以实现对比分析，从而探究不同星系群中环境趋势的差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 天蝎座A星系群中矮不规则星系的恒星形成历史与本地星系群及M81星系群中的星系相比有何异同？
• RQ2 这些星系的平均恒星形成率是否与它们的重子质量或与主导星系CenA的距离相关？
• RQ3 是否存在可测量的环境效应影响近期恒星形成，特别是在密集星系群区域与星系群外围之间？
• RQ4 处于密集环境中的矮星系与孤立星系在中性气体含量及气体耗尽 timescales 上有何差异？
• RQ5 恒星形成历史的形态是否系统性地随星系环境或本征属性而变化？

主要发现

• 五颗天蝎座A星系群矮不规则星系的平均恒星形成率在约10⁻³ M⊙ yr⁻¹至约7×10⁻² M⊙ yr⁻¹之间，金属丰度（[Fe/H]）在-1.4至-1.0之间，且与星等呈正相关。
• 这些星系中35%至60%的总恒星质量在50亿年前之前形成，表明存在显著的早期形成时期。
• 位于星系群更密集区域的星系，其近期（0.5–1 Gyr）与平均恒星形成率之比降低，表明存在环境导致的恒星形成抑制。
• 未发现平均恒星形成率与距CenA距离或潮汐指数之间存在显著相关性，表明长期恒星形成率主要由本征属性决定。
• 重子质量较高的星系表现出更高的平均恒星形成率，证实了内部质量在调节恒星形成中的关键作用。
• 靠近CenA的星系中，中性气体质量与重子质量之比以及与平均SFR之比显著降低，表明密集区域中气体消耗更快，且存在环境剥离效应。