[论文解读] Euclid: Early Release Observations -- Dwarf galaxies in the Perseus galaxy cluster

Marleau, F. R., Cuillandre, J. -C.+194 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2024

Impact of Light on Environment and Health被引用 1

一句话总结

本研究利用欧几里得望远镜的早期释放观测数据，通过高分辨率的VIS和NIR成像，在英仙座星系团中检测并表征了1,100个矮星系候选体，包括638个新发现，结果显示96%为矮椭圆星系，53%具有核球，26%富含球状星团，8%为超弥散星系，其球状星团特定频度（S_N）介于室女座与后发座星系团之间，表明该系统处于动力学中间状态，并显示出近期并合活动的迹象。

ABSTRACT

We make use of the unprecedented depth, spatial resolution, and field of view of the Euclid Early Release Observations of the Perseus galaxy cluster to detect and characterise the dwarf galaxy population in this massive system. The Euclid high resolution VIS and combined VIS+NIR colour images were visually inspected and dwarf galaxy candidates were identified. Their morphologies, the presence of nuclei, and their globular cluster (GC) richness were visually assessed, complementing an automatic detection of the GC candidates. Structural and photometric parameters, including Euclid filter colours, were extracted from 2-dimensional fitting. Based on this analysis, a total of 1100 dwarf candidates were found across the image, with 638 appearing to be new identifications. The majority (96%) are classified as dwarf ellipticals, 53% are nucleated, 26% are GC-rich, and 6% show disturbed morphologies. A relatively high fraction of galaxies, 8%, are categorised as ultra-diffuse galaxies. The majority of the dwarfs follow the expected scaling relations. Globally, the GC specific frequency, S_N, of the Perseus dwarfs is intermediate between those measured in the Virgo and Coma clusters. While the dwarfs with the largest GC counts are found throughout the Euclid field of view, those located around the east-west strip, where most of the brightest cluster members are found, exhibit larger S_N values, on average. The spatial distribution of the dwarfs, GCs, and intracluster light show a main iso-density/isophotal centre displaced to the west of the bright galaxy light distribution. The ERO imaging of the Perseus cluster demonstrates the unique capability of Euclid to concurrently detect and characterise large samples of dwarfs, their nuclei, and their GC systems, allowing us to construct a detailed picture of the formation and evolution of galaxies over a wide range of mass scales and environments.

研究动机与目标

• 利用欧几里得望远镜早期释放观测提供的前所未有的深度、分辨率和视场，识别并表征英仙座星系团中的矮星系群体。
• 评估矮星系的形态、核球存在性以及球状星团（GC）丰富度，以理解其形成与演化过程。
• 确定矮星系、球状星团和星系际光（ICL）的空间分布，并研究结构偏移作为动力学活动的指标。
• 在无需后续观测的情况下，评估欧几里得望远镜在检测低表面亮度星系和球状星团系统方面的性能。
• 提供一份高保真度的矮星系星表，作为未来欧几里得宽场巡天中机器学习与自动化检测方法的参考基准。

提出的方法

• 使用专用标注工具对欧几里得VIS与NIR图像进行合并后的人工目视检查，以识别矮星系候选体。
• 通过二维图像拟合提取每个候选体的结构与测光参数，包括欧几里得滤光片颜色。
• 人工评估形态、核球存在性与球状星团丰富度，辅以自动化检测球状星团候选体。
• 对矮星系、球状星团与星系际光进行空间交叉相关，以识别结构与运动学偏移。
• 计算球状星团特定频度（S_N），以将英仙座星系团与室女座和后发座星系团进行比较。
• 利用等密度线与等密线图绘制矮星系、球状星团与ICL的空间分布，识别出主峰值的位移中心。

实验结果

研究问题

• RQ1 欧几里得高分辨率成像揭示了英仙座星系团中矮星系的形态与结构分布如何？
• RQ2 英仙座星系团中矮星系的球状星团系统在特定频度（S_N）方面与室女座和后发座星系团相比如何？
• RQ3 从矮星系、球状星团与星系际光的空间分布中，可以推断出哪些动力学活动的证据（如近期并合或吸积）？
• RQ4 在无需后续观测的情况下，欧几里得的成像能力在多大程度上可检测到低表面亮度星系与超弥散星系？
• RQ5 超弥散星系（UDGs）的空间分布与明亮星系及球状星团的分布有何关联？

主要发现

• 在欧几里得早期释放观测区域共识别出1,100个矮星系候选体，其中638个为新发现。
• 96%的矮星系候选体被归类为矮椭圆星系，表明其为静止的早期型系统主导。
• 53%的矮星系具有核球，26%被归类为富含球状星团，表明其存在显著的恒星形成或并合历史。
• 8%的矮星系为超弥散星系（UDGs），其空间分布呈非对称性，主要位于星系团中心的西向区域，与主球状星团和ICL的等密度峰值对齐。
• 英仙座矮星系候选体的球状星团特定频度（S_N）介于室女座与后发座星系团之间，表明其处于动力学中间状态。
• 矮星系、球状星团与ICL分布的主要等密度线与等密线中心均向明亮星系团中心（BCG）的西向发生偏移，表明近期发生并合或正在进行动力学演化。