[论文解读] The extended structure of the remote cluster B514 in M31. Detection of extra-tidal stars

L. Federici, M. Bellazzini+4 more|ArXiv.org|Jun 15, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 57被引用 14

一句话总结

本研究利用哈勃空间望远镜/先进巡天相机（HST/ACS）成像，分析了距离银河系中心约55 kpc的遥远M31球状星团B514的延展结构，结合积分光度轮廓与星体计数，将表面亮度分布延伸至35角秒（130 pc）。研究在潮汐半径处识别出明显的拐点，并探测到星团外的恒星，证实B514是一个异常延展的星团，其半光半径比同光度典型星团大15%，属于一类可能与被破坏的矮星系相关的特殊系统。

ABSTRACT

We present a study of the density profile of the remote M31 globular cluster B514, obtained from HST/ACS observations. Coupling the analysis of the distribution of the integrated light with star counts we can reliably follow the profile of the cluster out to r~35", corresponding to ~130pc. The profile is well fitted, out to ~15 core radii, by a King Model having C=1.65. With an estimated core radius r_c=0.38", this corresponds to a tidal radius of r_t~17" (~65pc). We find that both the light and the star counts profiles show a departure from the best fit King model for r>~8" - as a surface brightness excess at large radii, and the star counts profile shows a clear break in correspondence of the estimated tidal radius. Both features are interpreted as the signature of the presence of extratidal stars around the cluster. We also show that B514 has a half-light radius significantly larger than ordinary globular clusters of the same luminosity. In the M_V vs. log r_h plane, B514 lies in a region inhabited by peculiar clusters, like Omega Cen, G1, NGC2419 and others, as well as by the nuclei of dwarf elliptical galaxies.

研究动机与目标

• 研究位于约55 kpc处的遥远M31球状星团B514的延展恒星结构。
• 通过详细的表面亮度与星体计数分析，判断B514是否表现出潮汐破坏或星团外恒星的迹象。
• 评估该星团的结构特性，包括其半光半径及与标准King模型轮廓的偏离程度。
• 探讨B514延展结构对大质量球状星团形成与演化的影响，及其可能作为被破坏矮星系残余物的起源。
• 通过识别和表征稀有、明亮且延展的星团，为理解M31外晕星族提供支持。

提出的方法

• 获取哈勃空间望远镜/先进巡天相机（HST/ACS）在F606W与F814W滤光片下的深空成像，每滤光片总曝光时间约为2400秒。
• 将重采样后的图像组合，生成动态范围高、背景低的数据，适用于探测低表面亮度特征。
• 结合内区的积分光度与外区的星体计数，分析表面亮度轮廓，将轮廓延伸至r ~ 35角秒（~130 pc）。
• 使用King模型（C = 1.65，核心半径rc = 0.38角秒）拟合星团的密度轮廓，估算潮汐半径rt ~ 17角秒（~65 pc）。
• 将观测轮廓与最佳拟合King模型进行比较，检测可能指示星团外恒星存在的偏离。
• 测量r ≤ 20角秒范围内等高线的椭圆率与位置角，以评估结构不对称性。

实验结果

研究问题

• RQ1 遥远球状星团B514在大半径处的表面亮度轮廓是否偏离标准King模型，表明星团外恒星的存在？
• RQ2 B514的结构范围，特别是其半光半径，有多大？与同光度典型球状星团相比如何？
• RQ3 与King模型的偏离是否与潮汐剥离或潮汐尾的存在一致？是否与估算的潮汐半径相关？
• RQ4 B514在M_V与log rh图中的位置与其他已知星团相比如何？这对理解其形成历史有何启示？
• RQ5 在B514中探测到星团外恒星，是否能支持某些大质量、延展星团是被破坏矮星系残余物的假说？

主要发现

• B514的表面亮度轮廓与星体计数轮廓在半径r ≥ 8角秒处显著偏离最佳拟合King模型，表明外区存在表面亮度过剩。
• 在估算的潮汐半径处（rt ~ 17角秒，或~65 pc）观察到星体计数轮廓的明显拐点，为星团外恒星的存在提供了有力证据。
• B514的半光半径（rh）比同绝对星等（MV ≈ -9.1）的典型球状星团至少大15%，处于一种罕见的结构类别中。
• 该星团位于M_V与log rh图中通常由特殊星团（如ω Cen、G1、NGC2419）及矮椭圆星系核所占据的区域。
• 高光度、延展结构与星团外特征的结合，支持B514可能是被破坏的核星系矮星系残余物的假说。
• HST视场中低背景密度使外区轮廓与星团外恒星的可靠探测成为可能，凸显了在M31中观测遥远星团的优势。