[论文解读] Globular clusters in the blue compact galaxy ESO~338-IG04 (Tol~1924-416), as tracers of the star formation history. Results from HST/WFPC2 observations

Göran Östlin, N. Bergvall+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 7, 1998

Astronomy and Astrophysical Research被引用 3

一句话总结

利用哈勃空间望远镜/WFPC2成像，本研究在金属丰度较低的蓝色致密星系 ESO~338-IG04 中识别出一群大质量、空间上扩展的点源，作为球状星团候选体。分析显示其年龄分布存在多个峰值，时间跨度从 <30 Myr 到 ~10 Gyr，表明星族形成具有间歇性，可能由过去的和正在进行的并合事件触发，随着当前的星暴逐渐消退，该星系正朝着富含球状星团的系统演化。

ABSTRACT

Multicolour images of the starbursting metal poor blue compact galaxy ESO338-IG04 have been obtained with WFPC2/HST. In the images we find numerous point-like sources concentrated towards the main body of the galaxy, which we identify as globular cluster candidates. We show that these objects are physically associated with the galaxy and that they are spatially extended. Given their high intrinsic luminosities, these objects cannot be individual stars. Using photometric evolution models we show that the objects constitute a rich population of massive star clusters with ages ranging from a few Myr to 10 Gyr, and masses ranging from 10^4 to more than 10^7 solar masses. We show that these objects are most likely globular clusters of varying age. There are peaks in the age distribution of the clusters: at &lt;30 Myr, ~100 Myr, ~600 Myr, 2.5-5 Gyr and ~10 Gyr. The youngest objects are found in the crowded starburst region. The galaxy presently appears to be involved in a merger, which is the probable cause of the present globular cluster formation. The presence of a numerous intermediate age (2.5 to 5 Gyr) population of globular clusters, suggests that a previous merger might have occurred. As the starburst fades, this galaxy will become very rich in globular clusters. Transforming all objects to an age comparable to that of Milky Way globular clusters reveals a luminosity function similar to the Galactic. We suggest that this galaxy is the result of a merger between a dwarf elliptical and a gas rich dwarf. The possibility of dating the globular clusters offers an efficient way of studying the history of violent star formation in this and similar galaxies.

研究动机与目标

• 利用高分辨率 HST/WFPC2 成像，识别并表征蓝色致密星系 ESO~338-IG04 中的点状源。
• 确定这些源是否与星系物理关联，并将其与背景恒星或单个恒星区分开。
• 基于光度演化模型，估算所识别天体的年龄和质量。
• 通过其球状星团族群的年龄分布，研究星系的星族形成历史。
• 通过将星系的光度函数与银河系球状星团的光度函数进行比较，评估星系未来的演化路径。

提出的方法

• 利用哈勃空间望远镜的广域行星相机2（WFPC2）获取 ESO~338-IG04 的多色图像。
• 识别出集中于星系中心区域的点状、空间扩展的源，与球状星团候选体一致。
• 利用光度演化模型，基于其观测颜色和星等，估算星团候选体的年龄和质量。
• 将观测到的星团光度函数与经统一年龄转换后的银河系球状星团光度函数进行比较。
• 分析空间分布和光度，排除单个恒星的可能性，确认其与星系的物理关联性。
• 将年龄分布的峰值解释为多次星族形成事件的证据，可能由并合事件触发。

实验结果

研究问题

• RQ1 ESO~338-IG04 中的点状源是否与星系物理关联，并符合球状星团的特征？
• RQ2 ESO~338-IG04 中球状星团族群的年龄分布如何？其揭示了过去哪些星族形成事件？
• RQ3 这些星团的质量和光度与银河系球状星团相比有何异同？
• RQ4 星系并合在触发该系统中观测到的星族形成和星团形成过程中起什么作用？
• RQ5 随着当前星暴逐渐消退，ESO~338-IG04 在球状星团族群方面的未来演化路径是什么？

主要发现

• 本研究识别出一群丰富的大质量星团，其质量范围从 10^4 到超过 10^7 太阳质量。
• 星团年龄分布显示出在 <30 Myr、~100 Myr、~600 Myr、2.5–5 Gyr 和 ~10 Gyr 处的显著峰值，表明存在多次星族形成事件。
• 最年轻的星团位于中心密集的星暴区域，与强烈的持续星族形成一致。
• 存在一个显著的中等年龄星族（2.5–5 Gyr），暗示此前发生过并合事件，支持该星系的并合驱动演化历史。
• 当将星团的光度函数转换为与银河系球状星团相同的年龄时，其与银河系的光度函数非常相似。
• 该星系很可能是矮椭圆星系与富含气体的矮星系并合的产物，当前及过去的并合事件驱动了其球状星团系统的形成。