[论文解读] The central region of the Fornax cluster -- III. Dwarf galaxies, globular clusters, and cD halo - are there interrelations?

M. Hilker, L. Infante+1 more|ArXiv.org|May 10, 1999

Spectroscopy and Laser Applications被引用 63

一句话总结

本文研究了福奈克斯星系团中心星系NGC 1399的丰富球状星团系统（GCS）和cD晕是否可通过矮星系的吸积与解体形成。研究提出，贫气和富气矮星系的吸积——通过星团和气体的剥离，以及剥离气体中高效原位形成球状星团——可解释观测到的GCS双峰金属度分布和高特定星等，但要满足所有约束条件，可能还需额外机制。

ABSTRACT

In this paper we briefly review the properties of the dwarf galaxy population at the core of the Fornax cluster, as well as the properties of the extraordinary rich globular cluster system and the cD halo around the central galaxy NGC 1399. In turn, the question whether a scenario in which dwarf galaxies have been accreted and dissolved in the cluster center can explain the observed properties is addressed. The possibility of accretion of a certain number of dwarf galaxies, the stripping of their globular clusters and gas, and the formation of new globular clusters from stripped infalling gas are discussed. An increase in the specific frequency of the central globular cluster system is only possible, if the infalling gas from stripped dwarfs formed globulars very efficiently and/or accreted and stripped dwarf galaxies possessed a rich globular cluster system themselves. In conclusion, we argue that although the dwarf galaxy infall is a very attractive scenario to explain a number of properties in the system there are probably other physical mechanisms that also take place.

研究动机与目标

• 确定矮星系吸积是否可解释福奈克斯星系团中心球状星团系统（GCS）和cD晕的形成。
• 评估矮星系吸积在产生NGC 1399周围观测到的双峰金属度分布和高特定星等（$S_N$）方面的可行性。
• 评估吸积情景重现观测特性所需条件，如星团形成效率和初始星等函数斜率。
• 检验仅吸积贫气矮星系是否足以解释金属贫乏星团群体，以及富气吸积是否对金属丰富星团形成为必要。
• 探讨除矮星系吸积外的其他过程（如更高质量星系的剥离）在丰富中心系统中的作用。

提出的方法

• 模拟贫气与富气矮星系向福奈克斯星系团致密中心势阱的吸积。
• 估算从剥离吸积气体中形成球状星团的效率，并与星暴和星系并合条件进行比较。
• 模拟早期型矮星系中既存球状星团系统的吸积与剥离，以评估其对中心GCS的贡献。
• 分析为匹配观测$S_N$值，矮星系初始星等函数（LF）的暗端斜率（$\alpha$）所需条件。
• 利用金属度约束推断年龄弥散与形成时序：要求金属丰富星团至少比金属贫乏星团早形成2 Gyr。
• 基于理论与模拟推理，评估高吸积速率与剥离星团在星系团势阱中长期演化的动力学可行性。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC 1399周围球状星团系统的观测双峰金属度分布是否可由矮星系吸积与解体解释？
• RQ2 为解释中心GCS的高特定星等（$S_N$），从剥离气体中形成球状星团的效率需达到何种水平？
• RQ3 仅吸积贫气矮星系是否足以解释金属贫乏星团群体，还是必须通过剥离气体中形成星团？
• RQ4 观测到的金属度与$S_N$值对矮星系星等函数初始暗端斜率有何约束？
• RQ5 矮星系吸积情景中是否存在观测或动力学不一致，提示需引入其他过程（如更高质量星系的剥离）？

主要发现

• 若初始星等函数的暗端斜率极陡（$\alpha < -1.4$），仅吸积贫气矮星系可解释金属贫乏星团群体，但此时预测的平均金属度比观测值低0.5 dex。
• 为实现中心GCS的观测$S_N \approx 10$，需吸积约6000个矮星系，其中约50%的暗淡矮星系（$-12.5 < M_V < -10.5$）至少拥有一个球状星团。
• 仅当星团形成效率与星暴或并合星系相当（即效率极高）时，通过原位星团形成显著提升$S_N$才可能实现。
• 若金属丰富星团主要源自剥离气体，则气体必须已预先富集至至少$[Fe/H] \approx -1.0$ dex，意味着金属丰富星团至少比金属贫乏星团早形成2 Gyr。
• GCS的双峰金属度分布暗示显著的年龄弥散，金属丰富星团的形成需延迟至少2 Gyr。
• 尽管矮星系吸积是形成cD晕与中心GCS的合理机制，但严格约束表明，可能还需额外过程（如NGC 1380与NGC 1404等大质量星系的剥离）参与。