[论文解读] Spectro-photometric Evolution of Elliptical Galaxies. II. Models with infall

R. Tantalo, C. Chiosi+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 1, 1996

Impact of Light on Environment and Health被引用 7

一句话总结

本文提出了包含原初气体吸积、暗物质晕以及超新星和大质量恒星驱动的星系风的椭圆星系化学-光谱-光度模型。这些模型成功再现了关键的观测特征，如颜色-星等关系、紫外超量、Mg2–(1550–V)关系、M/Lb趋势以及波段颜色，表明吸积与反馈是匹配观测到的椭圆星系性质所必不可少的要素。

ABSTRACT

In this paper we present new chemo-spectro-photometric models of elliptical galaxies in which infall of primordial gas is allowed to occur. They aim to simulate the collapse of a galaxy made of two components, i.e. luminous material and dark matter. The mass of the dark component is assumed to be constant in time, whereas that of the luminous material is supposed to accrete at a suitable rate. They also include the effect of galactic winds powered by supernova explosions and stellar winds from massive, early-type stars. The models are constrained to match a number of properties of elliptical galaxies, i.e. the slope and mean colours of the colour-magnitude relation (CMR), V versus (V--K), the UV excess as measured by the colour (1550--V) together with the overall shape of the integrated spectral energy distribution (ISED) in the ultraviolet, the relation between the Mg2 index and (1550--V), the mass to blue luminosity ratio M/Lb as a function of the B luminosity, and finally the broad-band colours (U--B), (B--V), (V--I), (V--K), etc.

研究动机与目标

• 开发自洽的椭圆星系化学-光谱-光度模型，包含气体吸积与暗物质晕。
• 研究原初气体吸积对椭圆星系光谱-光度演化的影响。
• 再现关键的观测约束，如颜色-星等关系、紫外超量、Mg2–(1550–V)关系以及质量-光度比。
• 检验由超新星和大质量恒星驱动的星系风在塑造星系演化中的作用。

提出的方法

• 将星系形成建模为双组分系统：因气体吸积导致质量随时间变化的发光物质，以及质量固定的暗物质晕。
• 使用具有Salpeter初始质量函数的星族合成方法计算光谱能量分布。
• 引入由II型超新星和大质量恒星驱动的星系风，其能量与质量损失率根据观测数据标定。
• 利用追踪金属丰度与光度随时间演化的化学演化方程演化系统。
• 将模型输出与观测数据进行比较：CMR斜率与平均颜色、(1550–V)紫外超量、Mg2–(1550–V)关系、M/Lb与B波段光度的关系，以及波段颜色(U–B)、(B–V)、(V–I)、(V–K)。
• 调整吸积速率与风参数以匹配观测约束，使用表格数据文件(tab2_infall, tab5_infall)。

实验结果

研究问题

• RQ1 气体吸积的引入如何影响椭圆星系的光谱-光度演化？
• RQ2 包含吸积与星系风的模型能否再现颜色-星等关系的观测斜率与平均颜色？
• RQ3 吸积与反馈在多大程度上能解释椭圆星系中的紫外超量与综合光谱能量分布的形状？
• RQ4 这些模型在多大程度上能再现Mg2指数与(1550–V)颜色之间的观测关系？
• RQ5 在这些模型中，质量-蓝光度比M/Lb随B波段光度的演化趋势如何？

主要发现

• 模型成功再现了颜色-星等关系的观测斜率与平均颜色，与观测数据在1σ误差范围内一致。
• 气体吸积与星系风的引入产生了与观测一致的紫外超量，尤其在(1550–V)颜色中表现显著。
• 模型再现了Mg2指数与(1550–V)之间的观测关系，表明其正确反映了金属丰度与年龄趋势。
• M/Lb比值随B波段光度的预测趋势与观测一致，支持了模型的自洽性。
• 在所有星系光度范围内，波段颜色(U–B)、(B–V)、(V–I)与(V–K)均得到良好再现。
• 模型输出以表格形式提供（tab2_infall, tab5_infall），可直接与观测进行对比。