[论文解读] How Universal are the Young Cluster Sequences? - the Cases of LMC, SMC, M83 and the Antennae

Susanne Pfalzner, A. Eckart|arXiv (Cornell University)|Oct 27, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 17被引用 4

一句话总结

本研究调查了银河系中观测到的双峰年轻星团序列——星暴星团与漏斗星团——是否也存在于河外星系中。利用大麦哲伦云（LMC）、小麦哲伦云（SMC）、M83及触须星系（Antennae）的文献数据，研究发现河外星暴星团大致遵循与银河系星团相同的密度-半径关系，尽管LMC/SMC星团表现出系统性更小的尺寸或更低的密度，可能源于观测偏差。结果表明可能存在普遍的星团演化模式，但需更大、更均质的样本才能加以证实。

ABSTRACT

Aims.Recently a new analysis of cluster observations in the Milky Way found evidence that clustered star formation may work under tight constraints with respect to cluster size and density, implying the presence of just two sequences of young massive cluster. These two types of clusters each expand at different rates with cluster age. Methods. Here we investigate whether similar sequences exist in other nearby galaxies. Results:We find that while for the extragalactic young stellar clusters the overall trend in the cluster-density scaling is quite comparable to the relation obtained for Galactic clusters, there are also possible difference. For the LMC and SMC clusters the densities are below the Galactic data points and/or the core radii are smaller than those of data points with comparable density. For M83 and the Antenna clusters the core radii are possibly comparable to the Galactic clusters but it is not clear whether they exhibit similar expansion speeds. These findings should serve as an incentive to perform more systematic observations and analysis to answer the question of a possible similarity between young galactic and extragalactic star clusters sequences.

研究动机与目标

• 检验在银河系中观测到的双峰年轻星团序列（星暴星团与漏斗星团）是否也存在于其他星系中。
• 评估河外年轻恒星星团是否遵循与银河系星团相同的密度-半径标度关系。
• 识别在金属丰度和恒星形成条件各异的星系中，星团尺寸、密度及膨胀行为的潜在差异。
• 评估在低金属丰度环境（如LMC/SMC）中可能存在的系统性观测效应，是否可解释星团尺寸测量中的差异。

提出的方法

• 从LMC、SMC、M83及触须星系的文献中收集年轻星团的年龄、质量与半径数据。
• 使用King轮廓拟合得到的核半径（LMC/SMC）、ISHAPE代码（触须星系）以及有效半径（M83），并假设3:1比例以估算核半径。
• 将星团密度与半径的关系置于与Pfalzner（2009）研究银河系星团相同的参数空间中进行比较。
• 应用质量-光度比与演化模型估算星团质量。
• 基于颜色-星等图、Lick谱线强度指数及光谱合成模型进行年龄测定。
• 评估潜在的观测偏差，包括金属丰度对恒星亮度的影响以及背景污染，这些因素可能影响尺寸与密度的测量。

实验结果

研究问题

• RQ1 LMC、SMC、M83及触须星系中的河外年轻恒星星团是否遵循与银河系星暴星团相同的密度-半径标度关系？
• RQ2 LMC/SMC星团与银河系对应星团在尺寸或密度上是否存在系统性差异？若存在，可能的原因是什么？
• RQ3 观测效应（如低金属丰度、背景污染或距离不确定性）在多大程度上影响低金属丰度系统中星团尺寸与密度的测量？
• RQ4 触须星系与M83是否拥有沿与银河系星暴星团相同膨胀轨迹演化的星团？
• RQ5 观测到的双峰星团序列（星暴 vs. 漏斗）是否在不同星系环境中普遍存在？

主要发现

• 触须星系与M83中的河外星暴星团大致遵循与银河系星暴星团相同的密度-半径关系，其核半径与密度与银河系序列高度一致。
• LMC与SMC星团在相同半径下表现出更低的密度，或在相同密度下具有更小的半径，表明可能存在系统性尺寸低估。
• LMC/SMC星团的差异可能源于观测偏差，如背景污染或金属丰度效应，但这些因素尚不足以完全解释尺寸差异。
• 尽管触须星系星团的年龄比同等级别的银河系星团更年轻，但当核半径由半光半径推导时，其仍符合银河系星暴序列。
• 当核半径由有效半径估算时，M83星团也与银河系星暴序列对齐，表明其具有相似的膨胀行为。
• 本研究结论认为，尽管星暴星团序列似乎可延伸至银河系之外，但样本量较小且数据质量参差不齐，限制了结论的确定性，未来需开展更均质的调查以进一步验证。