[论文解读] An optical/NIR survey of globular clusters in early-type galaxies. I. Introduction and data reduction procedures

Ana L. Chies-Santos, S. S. Larsen+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 4, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 87被引用 17

一句话总结

本研究利用威廉·赫歇尔望远镜上LIRIS仪器获取的深K波段图像以及档案中的HST/ACS光学数据，对14个早型星系中的球状星团（GC）系统进行了统一的光学/近红外（NIR）调查。作者开发了统一的测光与天体测量数据处理流程，共识别出约1,300个球状星团，其中NGC 4486和NGC 4649分别拥有301个和167个球状星团——这是迄今最大的NIR测光球状星团样本之一。

ABSTRACT

Context: The combination of optical and near-infrared (NIR) colours has the potential to break the age/metallicity degeneracy and offers a better metallicity sensitivity than optical colours alone. Previous studies of extragalactic globular clusters (GCs) with this colour combination, however, have suffered from small samples or have been restricted to a few galaxies. Aims: We compile a homogeneous and representative sample of GC systems with multi-band photometry to be used in subsequent papers where ages and metallicity distributions will be studied. Methods: We acquired deep K-band images of 14 bright nearby early-type galaxies. The images were obtained with the LIRIS near-infrared spectrograph and imager at the William Herschel Telescope (WHT) and combined with optical ACS g and z images from the Hubble Space Telescope public archive. Results: For the first time GC photometry of 14 galaxies are observed and reduced homogeneously in this wavelength regime. We achieved a limiting magnitude of K~20-21. For the majority of the galaxies we detect about 70 GCs each. NGC4486 and NGC4649, the cluster-richest galaxies in the sample contain 301 and 167 GCs, respectively. We present tables containing coordinates, photometry and sizes of the GCs available.

研究动机与目标

• 通过结合光学与近红外（NIR）测光，建立早型星系中球状星团系统的统一、代表性样本。
• 通过利用光学/NIR颜色组合增强的金属丰度敏感性，克服球状星团研究中年龄/金属丰度的混淆问题。
• 为后续分析宿主星系中球状星团年龄与金属丰度提供一致、高质量的测光与天体测量数据集。
• 通过应用多波段、尺寸判据及人工目视检查，提高球状星团样本选择的可靠性，减少混叠源与背景天体的污染。
• 通过将球状星团系统性质与宿主星系的总光联系起来，为未来星系形成与演化研究提供支持。

提出的方法

• 利用威廉·赫歇尔望远镜（WHT）上的LIRIS仪器获取14个早型星系的深K波段图像。
• 将LIRIS的K波段数据与档案中的哈勃空间望远镜/先进巡天相机（HST/ACS）g波段（F475W）和z波段（F850LP）图像相结合。
• 使用PHOT软件进行图像处理与测光，通过仔细的模型减去处理以去除星系光，提升源检测效果。
• 应用多步筛选标准：星等截断（g < 23）、光学颜色截断（0.5 < g−z < 2）、尺寸截断（1 < R_eff < 15像素）、星等误差截断（K_err < 0.5），并辅以人工目视检查以标记混叠源与虚假源。
• 根据观测条件定义混叠半径（R_blend），其范围为25至35个ACS像素，用以排除混叠源。
• 通过人工目视检查剔除K波段模型减去处理后中心残差区域中的源以及明显为背景星系的天体。

实验结果

研究问题

• RQ1 与仅使用光学数据的研究相比，光学/NIR测光在分离球状星团系统中年龄与金属丰度方面有何改进？
• RQ2 与SOFI和ISAAC等其他仪器相比，LIRIS仪器的NIR测光可靠性与一致性如何？
• RQ3 多波段、基于尺寸及人工目视检查的筛选标准在拥挤场中最小化混叠源与非球状星团源污染方面的有效性如何？
• RQ4 当使用统一的光学与NIR数据对邻近早型星系进行调查时，球状星团的典型数量与分布特征是什么？
• RQ5 球状星团系统性质在多大程度上可用于追溯其宿主星系的形成历史？

主要发现

• 该调查的极限星等达到K ~ 20–21，能够探测到早型星系中较暗的球状星团。
• 在14个星系中的大多数星系中，约有70个球状星团被检测到且g ≤ 23，表明源提取具有一致且可靠的性能。
• NGC 4486与NGC 4649拥有最丰富的球状星团系统，分别探测到301个与167个球状星团——这是迄今最大的NIR测光球状星团样本之一。
• 通过将LIRIS数据与SOFI及ISAAC数据对比，验证了测光校准的可靠性，差异约为0.1等，确认了测光流程的准确性。
• 发现PHOT软件的测光误差被低估了约2倍，因此对不确定度估计进行了修正。
• 人工目视检查剔除了初始候选源的3%至20%，其中NGC 4486（球状星团最丰富）因拥挤需剔除20%，证实了人工质量控制的重要性。