[论文解读] The role of mass loss in constraining quenching time in dwarf galaxies from AGB and RGB star counts

P. Ventura, Richard D'Souza+5 more|Zenodo (CERN European Organization for Nuclear Research)|Mar 10, 2026

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 0

一句话总结

该论文使用更新的 ATON 恒星演化模型并结合尘埃形成，将观测到的 AGB/RGB 星数量比 N_AGB/N_RGB 与矫抑时间 T90 在矮星系中联系起来，指出 RGB 质量损失是该关系的关键驱动因素，并得到约 1 Gyr 的 T90 不确定性。

ABSTRACT

The capability of reconstructing the past star formation history of dwarf elliptical galaxies out of the Local Volume relies on modelling bright stellar populations currently evolving through the red giant branch (RGB) and the asymptotic giant branch (AGB) phases. Recent studies proposed the use of the relative fractions of RGB and AGB stars populating specific boxes in the observational colour-magnitude plane to infer the epoch within which 90\% of the stellar population of the galaxy formed (T90). We aim at understanding the physical process of stellar evolution that are constrained by the relationship between the relative fraction of AGB and RGB stars of dwarf galaxies and the T90 epoch. We use updated stellar models that include the description of dust formation in the wind, to undertake a population synthesis approach, to allow monitoring the variation of the NAGB/NRGB ratio with time. The effects of some specific ingredients, such as the mass loss experienced by low-mass stars during the RGB phase, and the details of the time variation of the star formation rate, are extensively explored and tested against data. The mass lost by low-mass stars during the RGB evolution proves the most relevant ingredients affecting the time variation of NAGB/NRGB: at metallicities ~ 1/10 solar, a mass loss ~ 0.25Msun is required to reproduce the observations. This analysis allows to derive a relationship between NAGB/NRGB and T90, with a ~ 1 Gyr uncertainty on T90.

研究动机与目标

• 理解 AGB 与 RGB 演化中的物理过程如何影响矮星系中 N_AGB/N_RGB 比值。
• 评估 RGB 质量损失对推断恒星族群抑制时间（T90）的影响。
• 在局部群矮星中用 varied 的星形成历史标定 N_AGB/N_RGB 与 T90 的关系。

提出的方法

• 采用带有风中尘埃形成的 ATON 恒星演化模型来跟踪 [Fe/H] ≈ -1 时的 RGB 与 AGB 演化。
• 进行群体合成以在不同 SFH 下监测 N_AGB/N_RGB 随时间的变化。
• 测试 RGB 质量损失 (delta m_RGB) 对 N_AGB/N_RGB 的影响并与观测计数进行比较。
• 分析选定的矮星（And I, And II, Sculptor, NGC 185, Fornax, KK77）在不同 delta m_RGB 值下的表现。
• 将框架扩展至近红外滤波器（JWST/Euclid/WFIRST）以便未来观测。

Figure 1: The updated correlation between the relative fraction of the number of AGB and RGB stars ( $\rm N_{AGB}/N_{RGB}$ ) in nearby dwarf elliptical galaxies and the time before which $90\%$ of the stellar population of a given galaxy formed, $\rm T_{90}$ (Harmsen et al., 2023 , update in Appendi

实验结果

研究问题

• RQ1 对于经历不同星形成历史的矮星系，N_AGB/N_RGB 比值如何随时间演化？
• RQ2 RGB 相变中的质量损失在形成观测到的 N_AGB/N_RGB 与推断抑制时间 T90 方面起到何种作用？
• RQ3 在 [Fe/H] ≈ -1 的金属licity 下，是否能以约 1 Gyr 的精度建立 N_AGB/N_RGB 与 T90 的定量关系？
• RQ4 哪些物理过程最强烈地约束 AGB 相对持续时间，从而影响矮星系中的 AGB/RGB 星数量？
• RQ5 不同的 SFH（早期爆发、连续、最近爆发）如何影响以抑制时间来解释 N_AGB/N_RGB？

主要发现

• RGB 阶段的质量损失是决定 N_AGB/N_RGB 随时间变化的最具影响因素。
• 在 [Fe/H] ≈ -1 时，需约 delta m_RGB ≈ 0.25 Msun 的质量损失来再现观测的 N_AGB/N_RGB；对于某些情形，delta m_RGB ≈ 0.2–0.25 Msun 也一致。
• 存在 N_AGB/N_RGB 与 T90 之间的推导关系，T90 的不确定性约为 ~1 Gyr。
• 对于 Andromeda I 与 II，观测的 N_AGB/N_RGB 最好在 delta m_RGB 0.2–0.25 Msun 的范围内，反映出显著的 RGB 质量损失。
• 对于 Sculptor 与 NGC 185，观测倾向于 delta m_RGB ≈ 0.2–0.25 Msun，得到与数据相符的 N_AGB/N_RGB。
• Fornax 与 KK77（最近的 SFH）显示 N_AGB/N_RGB 对 delta m_RGB 的依赖很小，因为大多数贡献的 AGB/RGB 来自约 0.9–1.2 Msun 的祖先。

Figure 2: Evolutionary tracks of model stars of metallicity $\rm[Fe/H]=-1$ and initial masses $\rm 0.8\penalty 10000\ M_{\odot}$ (blue line, until the helium-flash, then red line, from the start of the core helium burning phase) and $\rm 2\penalty 10000\ M_{\odot}$ (green), on the colour-magnitude $