[论文解读] The globular cluster system of NGC1316. I. Wide-field photometry in the Washington system

T. Richtler, L. P. Bassino+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2012

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 71被引用 23

一句话总结

本研究利用广角华盛顿测光法对NGC1316的球状星团系统（GCS）进行了观测，发现明亮星系核球星团呈现双峰颜色分布，表明在约2 Gyr和约0.8 Gyr时发生了两次不同的形成事件。外层GCS在C-R ≈ 1.1处呈现单峰红色分布，暗示存在一个古老且金属丰度较低的星族，但其光度函数未出现转折点，暗示存在显著的年轻成分。一个包含7 Gyr前并合前星族及后续爆发的双爆发简化模型，能够拟合观测到的M/L和颜色分布，支持一种由并合驱动的形成历史，并伴随持续的星团形成。

ABSTRACT

NGC 1316 (Fornax A) is a prominent merger remnant in the outskirts of the Fornax cluster. The cluster system has not yet been studied in its entirety. We therefore present a wide-field study of the globular cluster system of NGC 1316, investigating its properties in relation to the global morphology of NGC 1316. We used the MOSAIC II camera at the 4-m Blanco telescope at CTIO in the filters Washington C and Harris R. We identify globular cluster candidates and study their color distribution and the structural properties of the system. In an appendix, we also make morphological remarks, present color maps, and present new models for the brightness and color profiles of the galaxy. The cluster system is well confined to the optically visible outer contours of NGC 1316. The color distribution of the entire sample is unimodal, but the color distribution of bright subsamples in the bulge shows two peaks that, by comparison with theoretical Washington colors with solar metallicity, correspond to ages of about 2 Gyr and 0.8 Gyr, respectively. We also find a significant population of clusters in the color range 0.8 < C-R < 1.1 which must be populated by clusters younger than 0.8 Gyr, unless they are very metal-poor. The color interval 1.3 < C-R < 1.6 hosts the bulk of intermediate-age clusters which show a surface density profile with a sharp decline at about 4 arcmin. The outer cluster population shows an unimodal color distribution with a peak at C-R=1.1, indicating a larger contribution of old, metal-poor clusters. Their luminosity function does not show the expected turn-over, so the fraction of younger clusters is still significant. Cluster formation in NGC 1316 has continued after an initial burst, presumably related to the main merger. A toy model with two bursts of ages 2 Gyr and 0.8 Gyr is consistent with photometric properties and dynamical M/L-values.

研究动机与目标

• 利用华氏C和R滤镜对NGC1316的球状星团系统（GCS）开展全面的广角测光调查。
• 研究GCS的颜色分布、空间结构及光度函数，以关联NGC1316的整体形态和恒星形成历史。
• 确定球状星团的年龄和金属丰度分布，特别是在星系中等年龄恒星星族和并合历史的背景下。
• 检验观测到的GCS特性是否与一个包含并合前螺旋星族和并合后星团形成的双爆发形成模型一致。

提出的方法

• 利用CTIO的4米布兰科望远镜上的MOSAIC II相机，在华氏C和哈里斯R滤镜下获取深空广角影像。
• 通过测光和形态学标准，识别出达到R = 24 mag的球状星团候选体。
• 通过沿固定位置角（50°）和椭圆率（0.3）的椭圆等深线平均，构建径向颜色分布图，以追踪星系内的颜色梯度。
• 制作C-R颜色图以可视化星团颜色的空间变化，识别出如尘埃结构、L1结构和NW喷流等特征。
• 分析外层星团系统的光度函数，以评估是否存在转折点，从而判断古老星族是否占主导地位。
• 将观测到的星团颜色与太阳金属丰度的理论华氏颜色进行比较，假设星团形成采用双爆发模型以估算年龄。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC1316的球状星团系统的空间分布和结构形态如何？其与星系的光学和潮汐特征有何关联？
• RQ2 球状星团的颜色分布揭示了其形成时期和金属丰度的哪些信息？
• RQ3 外层星团系统的光度函数是否与主导的古老星族一致，还是表明存在显著的年轻成分？
• RQ4 双爆发形成模型能否解释NGC1316球状星团系统观测到的颜色分布、光度函数和动力学M/L值？
• RQ5 L1结构中蓝色星团集中区域的成因是什么？是否指示了近期的恒星形成或矮星系的潮汐解体物质吸积？

主要发现

• NGC1316中球状星团候选体的总数约为640个，达到R = 24 mag，且集中于星系的光学轮廓内。
• GCS的整体颜色分布为单峰，但明亮核球星团呈现双峰分布，峰值分别位于C-R ≈ 1.1和C-R ≈ 1.4，分别对应约2 Gyr和约0.8 Gyr的年龄。
• 在0.8 < C-R < 1.1颜色范围内的显著星团群体，必须比0.8 Gyr更年轻或金属丰度极低，表明存在持续或近期的星团形成。
• 中等年龄星团星族（集中于1.3 < C-R < 1.6）在距中心约4′处表现出明显的表面密度下降，表明存在径向截断。
• 外层星团系统在C-R ≈ 1.1处呈现单峰颜色峰值，表明古老且金属丰度较低的星团占主导，但其光度函数未出现转折，暗示年轻星团有不可忽视的贡献。
• 在施韦策的L1结构区域发现明显的蓝色星团候选体集中，表明可能存在局部恒星形成或矮星系在潮汐解体过程中的物质吸积。