[论文解读] Structure of the SMC - Stellar component distribution from 2MASS data

I. Gonidakis, E. Livanou+6 more|ArXiv.org|Dec 4, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 7被引用 23

一句话总结

本研究利用2MASS近红外数据，分析了大麦哲伦云（SMC）的恒星组分分布，以探究其结构特性、与年龄相关的形态特征以及运动学意义。研究发现，较老的恒星群体遵循标长为1.25 kpc的指数盘分布，中心位于赤右Asc: 0h 51m，赤纬Dec: -73° 7′（J2000.0），表明存在旋转运动并可能受暗物质影响；而其中心位置与HI气体分布显著不同，可能源于与大麦哲伦云（LMC）和银河系的潮汐相互作用。

ABSTRACT

The spatial distribution of the SMC stellar component is investigated from 2MASS data. The morphology of the different age populations is presented. The center of the distribution is calculated and compared with previous estimations. The rotation of the stellar content and possible consequence of dark matter presence are discussed. The different stellar populations are identified through a CMD diagram of the 2MASS data. Isopleth contour maps are produced in every case, to reveal the spatial distribution. The derived density profiles are discussed. The older stellar population follows an exponential profile at projected diameters of about 5 kpc (~5 deg) for the major axis and ~4 kpc for the minor axis, centred at RA: 0h:51min, Dec: -73deg 7' (J2000.0). The centre coordinates are found the same for all the different age population maps and are in good accordance with the kinematical centre of the SMC. However they are found considerably different from the coordinates of the centre of the gas distribution. The fact that the older population found on an exponential disk, gives evidence that the stellar content is rotating, with a possible consequence of dark matter presence. The strong interactions between the MCs and the MilkyWay might explain the difference in the distributions of the stellar and gas components. The lack in the observed velocity element, that implies absence of rotation, and contradicts with the consequences of exponential profile of the stellar component, may also be a result of the gravitational interactions.

研究动机与目标

• 利用近红外2MASS数据，确定SMC中不同恒星群体的空间分布。
• 识别各年龄组的质量中心，并与以往的运动学和气体分布估计进行比较。
• 探究恒星组分是否表现出旋转运动，并评估其对暗物质存在的意义。
• 检查恒星与HI气体分布中心之间的差异，并归因于动力学相互作用。

提出的方法

• 从2MASS PSC数据构建颜色-星等图（CMD），以按年龄分类恒星。
• 为每类恒星群体生成等值线图，以可视化空间分布。
• 使用指数函数和幂律函数拟合径向密度分布，以模拟恒星组分。
• 将推导出的中心坐标与HI数据及哈勃空间望远镜（HST）运动学测量结果进行比较。
• 利用2MASS点源星表（PSC），其具有高灵敏度和低消光效应，以实现恒星质量分布的精确映射。
• 分析Stanimirovic等人（2004年）的射电（HI）数据，以与恒星分布进行交叉比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 SMC中较老的恒星群体是否遵循指数盘分布，表明存在旋转支持？
• RQ2 恒星质量分布的中心坐标与HI气体和运动学中心相比如何？
• RQ3 SMC中恒星与气体分布中心之间的偏移由何原因造成？
• RQ4 观测到的恒星结构能否由与LMC及银河系的潮汐相互作用来解释？
• RQ5 在老恒星群体中观测到的指数盘是否意味着暗物质占主导地位或存在旋转动力学？

主要发现

• SMC中较老的恒星群体遵循标长为1.25 kpc的指数盘分布，中心位于赤右Asc: 0h 51m，赤纬Dec: -73° 7′（J2000.0）。
• 所有年龄组的恒星质量分布中心一致，且与哈勃空间望远镜（HST）数据推导出的运动学中心（赤右Asc: 0h 52m.8，赤纬Dec: -72° 30′）高度吻合。
• 恒星组分的中心与HI气体分布中心存在显著差异，如Stanimirovic等人（2004年）所报告，表明存在结构偏移。
• 老恒星群体的指数分布表明存在旋转支持，与早期基于速度数据认为无旋转的结论相矛盾。
• 与LMC及银河系的潮汐相互作用被提出为恒星与气体分布中心偏移以及缺乏明显径向速度梯度的原因。
• 气体组分的标长（0.42 kpc）小于老恒星群体，与更集中、更薄的盘结构一致。