[论文解读] The Fornax Deep Survey with VST. IX. The catalog of sources in the FDS area, with an example study for globular clusters and background galaxies

Michele Cantiello, A. Venhola+19 more|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|May 25, 2020

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 98被引用 5

一句话总结

本论文介绍了福尔纳克斯深空巡天（Fornax Deep Survey, FDS）星表，涵盖以NGC 1399为中心的21平方度区域内约170万个源的$ugri$测光数据，以及扩展至27平方度区域的约310万个源的$gri$测光数据，利用多波段图像叠加提升了形态表征能力。研究识别出围绕NGC 1399延伸约0.9百万秒差距的弥散、扩展的蓝球状星团（GCs）群体，其子结构与明亮星系无关；并发现尽管NGC 1399的光度较低，其球状星团数量却比NGC 1316多约3–4倍，暗示其演化历史具有动力学上的独特性。

ABSTRACT

This paper continues the series of the Fornax Deep Survey (FDS). Following the previous studies dedicated to extended Fornax cluster members, we present the catalogs of compact stellar systems in the Fornax cluster as well as extended background sources and point-like sources. We derive ugri photometry of ~1.7 million sources over the $\sim$21 sq. degree area of FDS centered on NGC1399. For a wider area, of $\sim$27 sq. degs extending in the direction of NGC1316, we provide gri data for ~3.1 million sources. To improve the morphological characterization of sources we generate multi-band image stacks by coadding the best seeing gri-band single exposures with a cut at FWHM<=0.9 arcsec. We use the multi-band stacks as detection frames. The identification of compact sources is obtained from a combination of photometric and morphometric selection criteria taking as reference the properties of sources with well-defined classification from the literature. We present a preliminary analysis of globular cluster (GC) distributions in the Fornax area. The study confirms and extends further previous results. We observe the inter-galactic population of GCs, a population of mainly blue GCs centered on NGC1399, extends over $\sim$0.9Mpc, with an ellipticity $\sim$0.65. Several sub-structures extend over $\sim$0.5Mpc along various directions. Two of these structures do not cross any bright galaxy; one of them appears to be connected to NGC1404, a bright galaxy close to the cluster core and particularly poor of GCs. Using the gri catalogs we analyze the GC distribution over the extended FDS area, and do not find any obvious GC sub-structure bridging the two brightest cluster galaxies, NGC1316 and NGC1399. Although NGC1316 is twice brighter of NGC1399 in optical bands we estimate a factor of 3-4 richer GC population around NGC1399 compared to NGC1316, out to galactocentric distances of 40 arcmin

研究动机与目标

• 编制福尔纳克斯深空巡天（FDS）区域中恒星源的综合性多波段测光星表，包括致密星族系统和背景星系。
• 通过叠加多波段图像并提升空间分辨率、降低FWHM变化性，改善源的形态表征。
• 识别并分析福尔纳克斯星系团中的球状星团（GC）群体，特别是星系间与星系际的GC系统。
• 研究围绕星系团中两颗最亮星系NGC 1399与NGC 1316的球状星团系统的空间分布与光度归一化丰度。
• 测试该星表在利用机器学习方法探测微弱背景源（如强引力透镜星系）方面的实用性。

提出的方法

• 利用VST巡天对以NGC 1399为中心的21平方度区域内的约170万个源获取$ugri$测光数据。
• 利用相同巡天数据对覆盖NGC 1316的27平方度扩展区域内的约310万个源获取$gri$测光数据。
• 通过叠加FWHM ≤ 0.9''的$g$-、$r$-和$i$-波段单次曝光图像，创建多波段图像叠加图，使空间分辨率提高约15%，FWHM变化性降低约2.5倍。
• 将叠加图像用作主检测图，以增强源的检测与形态分类能力。
• 结合测光特征（颜色、星等）与形态度量特征（集中度指数、拉长率、有效半径）识别致密源，特别是球状星团。
• 利用已知分类的光谱确认源或高分辨率成像源作为参考，校准选择标准。

实验结果

研究问题

• RQ1 在福尔纳克斯星系团中，特别是星系际介质内，球状星团的空间分布与结构形态如何？
• RQ2 考虑到两者的光度差异，NGC 1399周围的球状星团系统与NGC 1316相比，其丰度如何？
• RQ3 是否存在可探测到的球状星团子结构或连接两颗最亮星系NGC 1399与NGC 1316的桥状结构？
• RQ4 FDS星表，特别是仅含$gri$数据的版本，能否可靠识别微弱背景星系，包括强引力透镜系统？
• RQ5 福尔纳克斯星系团中弥散星系际球状星团群体的范围与椭圆率如何？

主要发现

• 以NGC 1399为中心的星系际蓝球状星团群体延伸范围约0.9百万秒差距，椭圆率ε ~ 0.65，且略微朝向NGC 1336倾斜。
• 多个子结构在不同方向上延伸约0.5百万秒差距，其中一个子结构未穿越任何明亮星系，另一个可能与低球状星团丰度星系NGC 1404有关。
• 尽管NGC 1316在光学波段的光度超过NGC 1399的两倍以上，但NGC 1399周围的球状星团数量在约40角分（~230千秒差距）范围内仍比NGC 1316多约3–4倍。
• 在归一化为星系光度后，NGC 1399在6′–24′的星系中心半径范围内，其球状星团系统比NGC 1316丰富约10倍，并在更大半径处仍保持约3倍的丰度优势。
• 在约1.3百万秒差距的投影距离内，未在NGC 1399与NGC 1316之间探测到显著的球状星团子结构，可能由于尽管NGC 1316光度更高，但其球状星团丰度对比度较低。
• 利用机器学习方法在$gri$星表中识别出两个强引力透镜候选体，证明了该星表在背景星系研究中的实用性。