[论文解读] The Fornax Deep Survey with VST. VII. Evolution and Structure of Late Type Galaxies inside the Virial Radius of the Fornax Cluster

M. A. Raj, E. Iodice+16 more|ORCA Online Research @Cardiff (Cardiff University)|Jun 20, 2019

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 94被引用 13

一句话总结

本研究利用VST巡天数据，分析了福尔曼星系群内能谱半径内的13个晚型星系（LTGs），探讨与环境演化相关的结构和颜色梯度。研究发现，盘面断裂类型（II型：下弯，III型：上弯）与外盘颜色及气体含量相关，表明不同环境机制（如激波剥离或潮汐相互作用）驱动了星系群中LTGs的结构演化。

ABSTRACT

We present the study of a magnitude limited sample (mB < 16.6 mag) of 13 late type galaxies (LTGs), observed inside the virial radius, Rvir 0.7 Mpc, of the Fornax cluster within the Fornax Deep Survey (FDS). The main objective is to use surface brightness (SB) profiles and g-i colour maps to obtain information on the internal structure of these galaxies and find signatures of the mechanisms that drive their evolution in high-density environment, which is inside the virial radius of the cluster. By modelling galaxy isophotes, we extract the azimuthally averaged surface brightness profiles in four optical bands. We also derive g-i colour profiles, and structural parameters like total magnitude and effective radius. For 10 of the galaxies in this sample, we observe a clear discontinuity in their SB profiles, derive their break radius (Br), and classify their disc-breaks into Type-II (down-bending) or Type-III (up-bending). We find that Type-II galaxies have bluer average (g-i) colour in their outer discs while Type-III galaxies are redder. Br increases with stellar mass and molecular gas mass while decreases with molecular gas-fractions. The inner and outer scale-lengths increase monotonically with absolute magnitude, as found in other works. In Fornax, galaxies with morphological type 5< T< 9 (~60 % of the sample) are located beyond the high-density, ETG-dominated regions, but no correlation found between T and the disc-break type. The main results of this work suggest that the disc-breaks of LTGs inside the virial radius of the Fornax cluster seem to have arisen through a variety of mechanisms, which is evident in their outer-disc colours and the absence of molecular gas beyond their break radius in some cases. This can result in a variety of stellar populations inside and outside the break radii.

研究动机与目标

• 研究福尔曼星系群能谱半径内晚型星系（LTGs）的结构和光度特性。
• 确定激波剥离和潮汐相互作用等环境过程如何影响LTGs的形态和星族特性。
• 考察盘面断裂特征（断点半径、尺度长度）与星体质量、气体质量及形态类型等整体星系属性之间的关系。
• 评估分子气体在定义LTGs中结构断裂和颜色梯度中的作用。
• 在星系群环境背景下，评估形态分离与颜色-星等关系的重要性。

提出的方法

• 从VST巡天获取覆盖四个波段的深光学成像，以推导表面亮度剖面和$g-i$颜色图。
• 拟合星系等高线以提取方位平均的表面亮度剖面，并测量结构参数（总星等、有效半径、断点半径）。
• 基于表面亮度剖面中的曲率，将盘面断裂分类为II型（下弯）和III型（上弯）。
• 推导$g-i$颜色剖面，并分析断点半径以外的颜色梯度，以推断星族差异。
• 利用CO(1-0)测量结果，将断点半径与星体质量、分子气体质量及气体分数相关联。
• 使用形态类型（T参数）和星系群中心距离，评估环境分离与结构演化。

实验结果

研究问题

• RQ1 在福尔曼星系群中的LTGs中，盘面断裂形态（II型与III型）与外盘颜色之间存在何种关系？
• RQ2 断点半径、内盘和外盘尺度长度以及结构参数如何与星体质量和分子气体含量相关？
• RQ3 LTGs中是否存在可探测到的分子气体成分位于断点半径之外？这对盘面断裂的成因有何启示？
• RQ4 LTGs的形态分离（T > 5）与星系群中心密度及环境过程之间有何关联？
• RQ5 LTGs中的颜色梯度和颜色-星等关系在多大程度上反映了环境致密化或外部扰动？

主要发现

• II型星系表现出更蓝的外盘，而III型星系则具有更红的外盘，表明其演化历史或外部影响存在差异。
• 断点半径随星体质量和分子气体质量增加而增大，但随分子气体分数降低而减小，表明气体含量调控了结构演化。
• 内盘和外盘尺度长度随绝对星等单调增加，与其它研究结果一致。
• 对于CO(1-0)探测到的星系，在测量不确定度范围内，断点半径之外未发现冷分子气体，暗示气体损失可能是断裂形成的原因。
• 观察到形态分离：60%的LTGs（T > 5）位于高密度、椭圆星系主导的核心区域之外，但形态类型与盘面断裂类型之间无显著相关性。
• 平均(g-i)颜色与星系群中心距离之间无显著相关性，但颜色-星等关系依然成立，表明尽管存在局部环境影响，整体结构与星族趋势仍持续存在。