[论文解读] Star formation history of early-type galaxies in low density environments

M. Longhetti, A. Bressan+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 2, 1999

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 8

一句话总结

本研究利用Lick指数测量与理论单星族模型对比，调查了51个低密度环境中的早型星系（包括壳层星系和相互作用对）的恒星形成历史。结果发现，特殊星系在Hβ与[MgFe]平面中的年龄分布与正常星系相似，但部分星系表现出强烈的Hβ指数，表明其近期因相互作用而触发了二次恒星形成，尤其在壳层星系和相互作用对中更为明显。

ABSTRACT

In this paper we analyze the line-strength indices in the Lick-system measured by Longhetti et al. (1998a, b) for a sample of 51 early-type galaxies located in low density environments (LDE) and showing signatures of fine structures and/or interactions. The sample contains 21 shell-galaxies and 30 members of interacting pairs. Firstly we perform a preliminary comparison between three different sources of calibrations of the line strength indices, namely Buzzoni et al. (1992, 1994), Worthey (1992), Worthey et al. (1994) and Idiart et al. (1995), derived from stars with different effective temperature, gravity, and metallicity. Secondly, we discuss the properties of the galaxies in our sample by comparing them both with theoretical Single Stellar Populations (SSPs) and the {\sl normal} galaxies of the González (1993: G93) sample. The analysis is performed by means of several diagnostic planes. In the H$β$ vs. [MgFe] plane, which is perhaps best suited to infer the age of the stellar populations, the peculiar galaxies in our sample show nearly the same distribution of the {\sl normal} galaxies in the G93 sample. There is however a number of peculiar galaxies with much stronger H$β$. Does this mean that the scatter in the H$β$ vs. [MgFe] plane, of normal, shell- and pair-galaxies has a common origin, perhaps a secondary episode of star formation? We suggest that, owing to their apparent {\sl youth}, shell- and pair-galaxies should have experienced at least one interaction event after their formation. The explanation comes natural for shell- and pair-galaxies where the signatures of interactions are evident. It is more intrigued in {\sl normal} galaxies (perhaps other causes may concur).

研究动机与目标

• 理解低密度环境中具有相互作用或精细结构迹象的早型星系的恒星形成历史。
• 探究如壳层星系和相互作用对等特殊星系是否经历过近期的恒星形成事件。
• 将特殊星系的谱线强度指数与G93样本中‘正常’星系的指数进行比较，以评估其星族性质的差异。
• 评估不同校准源（Buzzoni et al.，Worthey，Idiart et al.）在解释谱线强度指数时的一致性。
• 确定Hβ与[MgFe]等诊断平面中观测到的离散性是否具有共同起源，可能与二次恒星形成有关。

提出的方法

• 利用51个低密度环境中早型星系的积分光谱测量的Lick系统谱线强度指数（Hβ，[MgFe]）。
• 对比三种校准源：Buzzoni et al.（1992，1994）、Worthey（1992）、Worthey et al.（1994）以及Idiart et al.（1995），以评估星族解释中的一致性。
• 应用理论单星族（SSP）模型来解释观测到的指数，推断年龄、金属丰度及恒星形成历史。
• 在Hβ与[MgFe]等诊断平面中绘制星系分布，这些平面对主导星族的年龄敏感。
• 将特殊星系（壳层星系与相互作用对）的分布与G93样本中‘正常’早型星系的分布进行对比，以识别星族性质的偏差。
• 评估某些特殊星系中强Hβ指数的含义，暗示其可能存在恒星形成后的二次恒星形成事件。

实验结果

研究问题

• RQ1 在低密度环境中具有相互作用或精细结构迹象的早型星系是否表现出近期恒星形成的证据？
• RQ2 在Hβ与[MgFe]诊断平面中，特殊星系的谱线强度指数与正常早型星系相比如何？
• RQ3 Hβ与[MgFe]平面中观测到的离散性在正常星系、壳层星系与相互作用星系中的共同起源是什么？
• RQ4 某些特殊星系中观测到的强Hβ指数是否可由二次恒星形成事件解释？
• RQ5 不同谱线强度指数校准方法在星族性质解释中的影响程度如何？

主要发现

• 样本中的特殊星系——壳层星系与相互作用对——在Hβ与[MgFe]平面中的分布与G93样本中‘正常’星系几乎无法区分。
• 部分特殊星系的Hβ指数显著强于其[MgFe]值所预期的水平，表明其星族年龄比典型早型星系更年轻。
• 正常星系、壳层星系与相互作用对星系在Hβ与[MgFe]平面中观测到的离散性可能源于同一原因，例如二次恒星形成事件。
• 某些特殊星系中强Hβ的存在最自然地可由近期相互作用解释，这些相互作用可能在星系初始形成后触发了恒星形成。
• 对于壳层星系与相互作用对星系，其相互作用特征在视觉上清晰可见，因此近期恒星形成的推测与星系相互作用的动力学模型一致。
• 该分析支持至少一次相互作用事件发生在这些星系主恒星形成阶段之后的观点，尤其在具有明显形态相互作用迹象的系统中。