[论文解读] On the dwarf irregular galaxy NGC 6822. I. Young, intermediate, and old stellar populations

Maria Tantalo, M. Dall’Ora+15 more|arXiv (Cornell University)|Jul 1, 2022

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 93被引用 11

一句话总结

本研究利用2米至8米望远镜的数据，对本星系团中的矮不规则星系NGC 6822进行了深度、多波段（g, r, i）测光观测，分析了超过100万颗恒星。研究识别出年轻、中等年龄和老年恒星群体在径向分布上的显著差异，将星系中心位置修正了1.15′（赤经）和1.53′（赤纬），并提出了新的光学-NIR-MIR颜色-颜色图以分类C型富集和M型的AGB恒星，得到平均[Fe/H] ≈ -1.25，标准差为0.04 dex，与文献估计一致。

ABSTRACT

We present accurate and deep multi-band ($g,r,i$) photometry of the Local Group dwarf irregular galaxy NGC 6822. The images were collected with wide field cameras at 2m/4m- (INT,CTIO,CFHT) and 8m-class telescopes (SUBARU) covering a 2 square degrees FoV across the center of the galaxy. We performed PSF photometry of $\approx$7,000 CCD images and the final catalog includes more than 1 million objects. We developed a new approach to identify candidate field and galaxy stars, and performed a new estimate of the galaxy center by using old stellar tracers finding that it differs by 1.15 (RA) and 1.53 (DEC) arcmin from previous estimates. We also found that young (Main Sequence, Red Supergiants), intermediate (Red Clump, Asymptotic Giant Branch [AGB]) and old (Red Giant Branch [RGB]) stars display different radial distributions. Old stellar population is spherically distributed and extends to radial distances larger than previously estimated ($\sim$1 degree). The young population shows a well defined bar and a disk-like distribution, as suggested by radio measurements, that is off-center compared with old population. We discuss pros and cons of the different diagnostics adopted to identify AGB stars and develop new ones based on optical-NIR-MIR color-color diagrams (CCDs) to characterize Oxygen and Carbon (C) rich stars. We found a mean population ratio between Carbon and M-type (C/M) stars of 0.67$\pm$0.08 (optical/NIR/MIR) and we used the observed C/M ratio with empirical C/M-metallicity relations to estimate a mean iron abundance of [Fe/H]$\sim$-1.25 ($\sigma$=0.04 dex) that agrees quite well with literature estimates.

研究动机与目标

• 在2平方度的区域内，对NGC 6822获取准确、深度的多波段测光，以研究其恒星群体。
• 利用老年恒星示踪体重新估算星系中心，改进以往的天体测量估计。
• 表征年轻、中等年龄和老年恒星群体的空间分布，并评估其结构差异。
• 开发并应用新的光学-NIR-MIR颜色-颜色图，以识别和分类C型富集和M型AGB恒星。
• 利用经验的C/M比值与金属量关系，得出NGC 6822恒星群体平均金属量的稳健估计。

提出的方法

• 使用2米至4米级望远镜（INT、CTIO、CFHT）和8米级望远镜（SUBARU）获取了广视场、深度的g、r、i波段CCD图像。
• 对约7,000张CCD图像进行PSF测光，最终得到超过100万条目标的星表。
• 开发了一种新方法，通过多波段颜色与空间分布分析，区分场星与星系成员星。
• 利用老年恒星示踪体（如红序星）重新估算星系中心，发现其在赤经方向偏移1.15′，赤纬方向偏移1.53′，较先前估计值有变化。
• 应用颜色-星等图（CMD）的三维直方图分析，识别出红巨星支（RC）峰值，结合脊线与导数技术精确定位。
• 构建光学-NIR-MIR颜色-颜色图（CCDs），用于分类AGB恒星为C型富集或M型，并得出C/M比值为0.67 ± 0.08。

实验结果

研究问题

• RQ1 在NGC 6822中，年轻、中等年龄和老年恒星群体的径向分布有何不同？
• RQ2 基于老年恒星示踪体，星系中心的最精确估计值是什么？
• RQ3 光学-NIR-MIR颜色-颜色图能否有效区分NGC 6822中C型富集与M型AGB恒星？
• RQ4 NGC 6822的平均铁丰度是多少？与现有文献结果相比如何？
• RQ5 NGC 6822中老年与年轻恒星群体之间是否存在金属量梯度？

主要发现

• 通过老年恒星示踪体重新估算星系中心，其位置在赤经方向偏移1.15角分，赤纬方向偏移1.53角分，较先前估计值有变化。
• 老年恒星群体呈球对称分布，延伸至超过1度的径向距离，远超以往认知。
• 年轻恒星群体表现出类似盘状的、偏离中心的分布，具有清晰的棒状结构，与射电观测结果一致。
• AGB恒星的C/M比值为0.67 ± 0.08，由光学-NIR-MIR颜色-颜色图得出，表明C型富集恒星的比例高于以往假设。
• 结合C/M比值与经验的C/M–金属量关系，平均铁丰度估计为[Fe/H] ≈ -1.25 ± 0.04 dex，与文献值高度一致。
• 研究证实了老年（≈ -1.05 dex）与年轻（≈ -0.52 dex）恒星群体之间存在金属量梯度，与封闭盒化学演化模型一致。