[论文解读] The Fornax Deep Survey with VST. V. Exploring the faintest regions of the bright early-type galaxies inside the virial radius

E. Iodice, Marilena Spavone+16 more|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Dec 3, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 113被引用 28

一句话总结

本研究利用VST Fornax深空巡天的深度多波段成像，对Fornax星系团内晕半径（约15个有效半径）以内的明亮早型星系（ETGs）的微弱外区进行测绘，表面亮度达到μr = 27 mag/arcsec²以下。研究揭示了不对称的恒星晕以及FCC 143与FCC 147之间的一条微弱丝状结构，表明存在持续的相互作用；并推测W-NW子群团由一个星系群的并合形成，该过程驱动了星系团的结构与星系际重子物质的组装。

ABSTRACT

This paper is based on the multi-band (ugri) Fornax Deep Survey (FDS) with the VLT Survey Telescope (VST). We study bright early-type galaxies (m_B<15 mag) in the 9 square degrees around the core of the Fornax cluster, which covers the virial radius. The main goal of the present work is to provide the analysis of the light distribution for all galaxies out to unprecedented limits (in radius and surface brightness) and to release the main products resulting from this analysis in all FDS bands. From the isophote fit, we derive the azimuthally averaged surface brightness profiles, the position angle and ellipticity profiles as a function of the semi-major axis. In each band, we derive the total magnitudes, effective radii, integrated colors and stellar mass-to-light ratios. The long integration times, the arcsec-level angular resolution of OmegaCam@VST and the large covered area of FDS allow us to map the light and color distributions out to large galactocentric distances (up to about 10-15 R_e) and surface brightness levels beyond mu_r = 27 mag/arcsec^2 (mu_B > 28 mag/arcsec^2). Therefore, the new FDS data allow us to explore in great detail the morphology and structure of cluster galaxies out to the region of the stellar halo. The observations suggest that the Fornax cluster is not completely relaxed inside the virial radius. The bulk of the gravitational interactions between galaxies happens in the W-NW core region of the cluster, where most of the bright early-type galaxies are located and where the intra-cluster baryons (diffuse light and GCs) are found. We suggest that the W-NW sub-clump of galaxies results from an infalling group onto the cluster, which has modified the structure of the galaxy outskirts (making asymmetric stellar halos) and has produced the intra-cluster baryons (ICL and GCs), concentrated in this region of the cluster.

研究动机与目标

• 分析Fornax星系团内明亮早型星系（mB ≤ 15 mag）在前所未有的微弱表面亮度和大半径范围内的光度与颜色分布。
• 研究星系结构与恒星族特性随星系团中心距离的变化，特别是在晕半径（~0.7 Mpc）范围内的变化。
• 识别并表征微弱次结构，如弥散星系际光与球状星团，并将其与动力学过程关联。
• 检验Fornax星系团是否处于动力学平衡状态，或仍通过引力相互作用经历活跃的质量聚集。

提出的方法

• 利用VST/OMEGACAM获取深度ugriz波段成像，在9平方度范围内实现角分辨率接近1角秒。
• 通过等高线拟合，提取所有波段的方位平均表面亮度轮廓、位置角与椭率轮廓。
• 基于表面亮度轮廓推导总星等、有效半径、综合颜色及恒星质量-光度比。
• 通过残差图的详细形态学分析，识别微弱次结构，包括弥散光与恒星丝状结构。
• 将结构与光度参数与星系团中心距离进行比较，评估环境依赖性。
• 利用辅助光谱数据（Sarzi et al. 2018）约束恒星族特性与运动学，以支持进一步的动力学建模。

实验结果

研究问题

• RQ1 Fornax星系团中早型星系的结构参数与颜色梯度如何随其距星系团中心距离变化？
• RQ2 集中于W-NW子群团区域的弥散星系际光与球状星团的起源是什么？
• RQ3 Fornax星系团中早型星系的恒星晕是否对称？是否存在过去相互作用导致的潮汐扰动迹象？
• RQ4 在星系团晕半径范围内，是否存在星系间持续或近期引力相互作用的证据？
• RQ5 Fornax星系团的动力学状态在多大程度上反映为一个已达到平衡的系统，或仍处于质量聚集过程中？

主要发现

• FDS数据达到μr ≥ 27 mag/arcsec²的表面亮度水平，将早型星系的光度轮廓测绘至~10–15 Re，揭示了星系团中迄今为止最微弱的可分辨恒星晕。
• 在FCC 143与FCC 147之间探测到一条新的微弱丝状结构，表明这两者之间存在持续或近期的潮汐相互作用。
• 早型星系的恒星晕表现出显著的不对称性，表明其受强烈引力相互作用影响。
• 星系际光与球状星团在W-NW子群团区域的集中分布，指向近期发生过星系群的并合事件。
• 数据表明，Fornax星系团在其晕半径范围内尚未完全达到动力学平衡，大多数相互作用集中于W-NW核心区域。
• W-NW子群团很可能是正在落入的星系群的残余，该事件触发了星系外区的结构变化，并产生了观测到的星系际重子物质。