[论文解读] Galaxy Evolution in Local Group Analogs. I. A GALEX study of nearby groups

A. D. Marino, L. Bianchi+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2009

Astronomy and Astrophysical Research被引用 15

一句话总结

本研究利用GALEX对三个邻近的晚型星系群（LGG 93、127 和 225）进行远紫外（FUV, 1539 Å）和近紫外（NUV, 2316 Å）成像，以研究星系演化，重点关注恒星形成与动力学状态。研究发现，LGG 225处于预致密化、动力学活跃阶段，存在持续的相互作用和近期的恒星形成；而LGG 93可能已达到致密化状态，LGG 127则显示出持续演化的迹象，为低密度环境中的星系群尺度演化过程提供了洞见。

ABSTRACT

Understanding the astrophysical processes acting within galaxy groups and their effects on the evolution of the galaxy population is one of the crucial topic of modern cosmology, as almost 60% of galaxies in the Local Universe are found in groups. We imaged in the far (FUV 1539 A) and near ultraviolet (NUV 2316 A) with GALEX three nearby groups, namely LGG93, LGG127 and LGG225. We obtained the UV galaxy surface photometry and, for LGG225, the only group covered by the SDSS, the photometry in u, g, r, i, z bands. We discuss galaxy morphologies looking for interaction signatures and we analyze the SED of galaxies to infer their luminosity-weighted ages. The UV and optical photometry was also used to perform a kinematical and dynamical analysis of each group and to evaluate the stellar mass. A few member galaxies in LGG225 show a distorted UV morphology due to ongoing interactions. (FUV-NUV) colors suggest that spirals in LGG93 and LGG225 host stellar populations in their outskirts younger than that of M31 and M33 in the LG or with less extinction. The irregular interacting galaxy NGC3447A has a significantly younger stellar population (few Myr old) than the average of the other irregular galaxies in LGG225 suggesting that the encounter triggered star formation. The early-type members of LGG225, NGC3457 and NGC3522, have masses of the order of a few 10^9 Mo, comparable to the Local Group ellipticals. For the most massive spiral in LGG225, we estimate a stellar mass of ~4x10$^{10}$ Mo, comparable to M33 in the LG. Ages of stellar populations range from a few to ~7 Gyr for the galaxies in LGG225. The kinematical and dynamical analysis indicates that LGG127 and LGG225 are in a pre-virial collapse phase, i.e. still undergoing dynamical relaxation, while LGG93 is likely virialized. (Abridged)

研究动机与目标

• 理解以晚型星系为主导的低密度环境中的星系演化，特别是通过紫外恒星族进行研究。
• 探究相互作用与动力学过程在塑造邻近星系群中星系属性与演化中的作用。
• 比较具有不同形态组成星系群的动力学状态与演化阶段，尤其与本星系群的关系。
• 利用多波段测光估算这些星系群中星系的恒星质量与光度加权年龄。
• 评估晚型星系主导的星系群是否在分层宇宙学框架下代表较早的演化阶段，相较于早型星系主导的星系群。

提出的方法

• 利用星系演化探测器（GALEX）获取LGG 93、LGG 127和LGG 225的远紫外（FUV, 1539 Å）和近紫外（NUV, 2316 Å）成像。
• 对星系群中的星系进行紫外与光学表面测光，包括FUV–NUV颜色分析，以推断恒星族年龄与消光程度。
• 开展形态学分析，识别紫外与光学图像中的相互作用特征。
• 使用谱谱能谱分布（SED）建模，推导光度加权恒星族年龄与尘埃消光。
• 利用径向速度与测光数据进行光度加权运动学与动力学分析，估算星系群穿越时间与致密化状态。
• 结合多波段测光（GALEX、SDSS、2MASS）估算恒星质量，并与GRASIL模型及档案数据进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 像LGG 93、LGG 127和LGG 225这样的晚型星系主导星系群的动力学状态如何？其与演化活动的关系是什么？
• RQ2 这些星系群中星系的紫外颜色与形态如何反映其近期的恒星形成与相互作用历史？
• RQ3 这些星系群中星系的恒星族年龄与尘埃特性如何？与本星系群中的星系相比有何异同？
• RQ4 这些星系群的动力学质量与致密化 timescales 与理论预期及其他邻近星系群相比如何？
• RQ5 这些星系群的观测特性在多大程度上支持‘晚型星系主导的星系群是早型星系主导星系群的演化前体’这一观点？

主要发现

• LGG 225处于预致密化阶段，穿越时间约为1.3 Gyr，表明其正在进行动力学弛豫与活跃演化。
• LGG 225中的少数星系（包括NGC 3447A）表现出扭曲的紫外形态，与持续的相互作用一致。
• LGG 93与LGG 225中旋涡星系的（FUV–NUV）颜色表明其外区恒星族比本星系群中的M31与M33更年轻或消光更少。
• NGC 3447A的恒星族年龄仅有数百万年，表明其近期恒星形成由一次近期相互作用触发。
• LGG 225中最 massive 的旋涡星系恒星质量约为4 × 10¹⁰ M☉，与本星系群中的M33相当。
• LGG 225中的早型星系（NGC 3457与NGC 3522）恒星质量为数×10⁹ M☉，与本星系群椭圆星系相似。