[论文解读] Star Formation Histories of Local Group Dwarf Galaxies

Andrew E. Dolphin, Daniel R. Weisz+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 17, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 27

一句话总结

本研究利用哈勃空间望远镜WFPC2档案数据，对本星系群矮星系的恒星形成历史（SFHs）进行了同质化分析。通过将合成颜色-星等图与观测数据拟合，发现形态类型（不规则星系与球状星系）完全由近期恒星形成决定：不规则星系在过去10亿年内持续恒星形成，而球状星系则没有。明亮的球状星系经历了长期的恒星形成，而暗淡的球状星系则早期形成并随后被动演化。

ABSTRACT

We report preliminary results of a project to homogeneously measure star formation histories for the majority of Local Group dwarf galaxies, based on archival WFPC2 observations. For the dwarf spheroidal and elliptical galaxies, we find that the more luminous systems all show extended star formation episodes, while the less luminous systems typically formed most of their stars over ten Gyr ago. Irregular galaxies show no comparable trend. We find that a galaxy's classification as an irregular or spheroidal is entirely explained by its star formation within the past Gyr or less. Several elliptical/spheroidal systems actively formed stars within the past two Gyr, and would have been indistinguishable from present-day irregulars if observed two Gyr ago.

研究动机与目标

• 以同质化、统计上稳健的方式测量本星系群中大多数矮星系的恒星形成历史（SFHs）。
• 确定矮星系球状星系与不规则星系之间的形态差异是源于内在属性还是演化过程。
• 基于随时间变化的恒星形成活动，检验不规则星系与球状星系之间的区别是否具有物理意义或仅为时间上的差异。
• 评估气体含量、金属丰度和恒星族在本星系群星系演化中的作用。
• 建立一个一致的框架，通过合成CMD拟合方法，对不同类型的矮星系SFH进行比较。

提出的方法

• 利用哈勃空间望远镜WFPC2的深空测光数据，数据来自HST本星系群恒星测光档案。
• 应用合成颜色-星等图（CMD）拟合技术，推断恒星形成历史，使用Girardi等人（2000）提供的等龄线，包含热脉动渐近巨星分支（TP-AGB）和水平分支阶段的完整演化轨迹。
• 通过统计比较观测CMD与针对不同假设恒星形成历史生成的合成CMD，寻找最佳拟合的SFH。
• 通过人工恒星测试进行蒙特卡洛模拟，验证SFH恢复过程的准确性，确认距离、消光和SFH估计的稳健性。
• 基于过去1亿年内的恒星形成率和随时间的总恒星形成量对星系进行分类，将形态与SFH关联。
• 利用拟合过程中推导出的年龄-金属丰度关系，推断各类星系中化学演化的趋势。

实验结果

研究问题

• RQ1 本星系群中矮星系球状星系与不规则星系的形态差异，主要源于当前恒星形成活动，还是内在差异？
• RQ2 矮星系的恒星形成历史如何与它的光度和恒星族年龄分布相关联？
• RQ3 过渡类型星系在多大程度上代表了不规则星系向球状星系演化的中间阶段？
• RQ4 观测到的恒星形成历史在多大程度上能解释本星系群矮星系的空间分布和环境依赖性？
• RQ5 各类星系中，形成于100亿年前以上的恒星占多大比例？这一比例如何随光度变化？

主要发现

• 在十五个最暗淡的矮星系球状星系中，除四个外，其余均在100亿年前之前形成了大部分恒星，表明其为早期、被动形成。
• 六个最明亮的球状星系和椭圆星系中，至少有一半恒星形成于过去100亿年内，表明其具有长期的恒星形成历史。
• 不规则星系的光度与恒星形成持续时间之间无相关性；相反，所有不规则星系在过去1亿年内的恒星形成率均至少达到其一生平均值的一半。
• 除M32和狮子座I外，所有球状星系或椭圆星系在过去1亿年内均无显著恒星形成，后者仅有适度的近期活动。
• 星系的形态分类完全由过去10亿年内的恒星形成历史决定：持续恒星形成定义为不规则星系，而恒星形成静默则定义为球状星系。
• 过渡类型星系（如英仙座、卡弥拉VI）在其形成100亿年多前已形成大部分恒星，且近期恒星形成率低于其一生平均值的一半，表明其正向球状星系形态演化。