[论文解读] Structural analysis of star-forming blue early-type galaxies: Merger-driven star formation in elliptical galaxies

Koshy George|arXiv (Cornell University)|Dec 13, 2016

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 66被引用 12

一句话总结

本研究通过SDSS r波段成像的结构分析，调查了恒星形成的蓝色早型星系（ETGs），发现其恒星形成很可能是由近期与富含气体的矮星系发生的小质量并合所触发。残差图像显示出相互作用的特征，且这些星系遵循正常的椭圆星系关系，表明它们是瞬态系统，将在燃料耗尽后演化为静止的红色序列星系。

ABSTRACT

Star-forming blue early-type galaxies at low redshift can give insight to the stellar mass growth of L$*$ elliptical galaxies in the local Universe. We wish to understand the reason for star formation in these otherwise passively evolving red and dead stellar systems. The fuel for star formation can be acquired through recent accretion events such as mergers or flyby. The signatures of such events should be evident from a structural analysis of the galaxy image. We carried out structural analysis on SDSS $r$-band imaging data of 55 star-forming blue elliptical galaxies, derived the structural parameters, analysed the residuals from best-fit to surface brightness distribution, and constructed the galaxy scaling relations. We found that star-forming blue early-type galaxies are bulge-dominated systems with axial ratio $>$ 0.5 and surface brightness profiles fitted by Sersic profiles with index ($n$) mostly $>$ 2. Twenty-three galaxies are found to have $n$ $

研究动机与目标

• 确定低红移恒星形成蓝色早型星系（ETGs）的结构特性，并确认其椭圆星系形态。
• 研究原本静止、红色且死亡的椭圆星系中持续恒星形成的原因。
• 评估近期吸积事件（如小质量并合）是否能解释这些系统中气体和恒星形成的成因。
• 考察蓝色ETGs的演化命运及其在本地L*椭圆星系恒星质量增长中的作用。
• 确定这些星系是否遵循正常椭圆星系的标准星系关系和结构参数。

提出的方法

• 对55个恒星形成蓝色ETGs的SDSS r波段成像数据进行了结构分析。
• 使用Sersic轮廓拟合表面亮度分布，以推导包括Sersic指数（n）、轴比和有效半径在内的结构参数。
• 在最佳拟合轮廓减除后分析残差图像，以检测近期相互作用的结构特征。
• 构建星系关系图，特别是Kormendy关系，以将蓝色ETGs与正常椭圆星系进行比较。
• 关联光度、恒星形成率（SFR）和相互作用特征，以评估并合驱动恒星形成的趋势。
• 利用Kennicutt（1998）校准的Hα光度估算SFR，以量化恒星形成活动。

实验结果

研究问题

• RQ1 恒星形成蓝色ETGs在结构上是否与正常椭圆星系一致，还是显示出盘状结构或近期扰动的迹象？
• RQ2 近期小质量并合在触发原本静止的椭圆星系中恒星形成方面起什么作用？
• RQ3 光度更高、SFR更大的星系在其残差图像中是否表现出更强的相互作用特征？
• RQ4 蓝色ETGs的星系关系（如Kormendy关系）与典型红色序列椭圆星系相比如何？
• RQ5 蓝色ETGs在耗尽近期获得的气体后，其演化命运是什么？

主要发现

• 恒星形成蓝色ETGs主要由球状核主导，轴比 > 0.5，且遵循Kormendy关系，表明其结构与正常椭圆星系一致。
• 大多数星系的Sersic指数（n）值 > 2，证实其椭圆星系本质；23个n < 2的星系可能含有盘状成分。
• 通过表面亮度轮廓拟合得到的残差图像揭示了潮汐尾和壳层等结构特征，表明32个星系近期发生过相互作用。
• 高光度蓝色ETGs更可能同时表现出相互作用特征和高恒星形成率（0.45–21 M☉/yr），表明并合活动与SFR增强存在关联。
• 富含气体的小质量并合是最合理的解释，可为瞬态恒星形成提供燃料，一旦气体耗尽，恒星形成将停止。
• 蓝色ETGs是瞬态系统，将在未来演化为静止的红色序列星系，随时间推移促进本地L*椭圆星系的恒星质量增长。