[论文解读] Young stellar populations in early-type dwarf galaxies; occurrence, radial extent and scaling relations

E. Hamraz, R. F. Peletier+4 more|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Apr 5, 2019

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 105被引用 11

一句话总结

本研究利用哈勃空间望远镜ACS成像，调查了福尔纳克斯、室女座和后发星系团中早型矮星系（dEs）中的年轻星族。研究发现，几乎所有福尔纳克斯dEs都具有蓝色核心——表明存在年轻恒星——而室女座和后发dEs中分别有85%和53%具有此类特征，且更蓝的核心更倾向于出现在较暗的星系中，且蓝色核心大小与宿主星等亮度之间无相关性。

ABSTRACT

To understand the stellar population content of dwarf early-type galaxies (dEs) and its environmental dependence, we compare the slopes and intrinsic scatter of color-magnitude relations (CMRs) for three nearby clusters, Fornax, Virgo and Coma. Additionally we present and compare internal color profiles of these galaxies to identify central blue regions with younger stars. We use the imaging of the HST/ACS Fornax cluster in the magnitude range of -18.7 <= M_g' <= -16.0, to derive magnitudes, colors and color profiles, which we compare with literature measurements. Based on analysis of the color profiles, we report a large number of dEs with young stellar populations in their center in all three clusters. While for Virgo and Coma the number of blue-cored dEs is found to be 85 +/- 2% and 53 +/- 3% respectively, for Fornax, we find that all galaxies have a blue core. We show that bluer cores reside in fainter dEs, similar to the trend seen in nucleated dEs. We find no correlation between the luminosity of the galaxy and the size of its blue core. Moreover, a comparison of the CMRs of the three clusters shows that the scatter in Virgo's CMR is considerably larger than in the Fornax and Coma clusters. Presenting adaptive smoothing we show that the galaxies on the blue side of the CMR often show evidence for dust extinction, which strengthens the interpretation that the bluer colors are due to young stellar populations. We also find that outliers on the red side of the CMR are more compact than expected for their luminosity. We find several of these red outliers in Virgo, often close to more massive galaxies. No red outlying compact early-types are found in Fornax and Coma in this magnitude range while we find three in the Virgo cluster. We suggest that the large number of outliers and larger scatter found for the Virgo cluster CMR is a result of Virgo's different assembly history.

研究动机与目标

• 理解不同星系团环境中早型矮星系中年轻星族的发生率及其径向范围。
• 研究dEs中颜色-星等关系（CMRs）的环境依赖性，特别是离散度和异常值。
• 通过高分辨率颜色剖面，确定dEs中的蓝色核心是否由年轻星族或尘埃消光引起。
• 探索蓝色核心特性与宿主星系星等或大小之间的标度关系。
• 评估星系团特异性形成历史在塑造观测到的CMR离散度和异常值群体中的作用。

提出的方法

• 利用哈勃空间望远镜/先进巡天相机（HST/ACS）对福尔纳克斯、室女座和后发星系团中dEs的高分辨率成像，覆盖星等范围为$-18.7 \leq M_{g^\prime} \leq -16.0$。
• 测量星等、颜色，并构建详细的$(g^\prime - z^\prime)$颜色剖面，以识别中心蓝色区域并量化其与红色序列的偏离程度。
• 应用自适应平滑技术，以区分颜色比预期更蓝的星系中尘埃消光与内在年轻星族的影响。
• 为每个星系团拟合颜色-星等关系（CMRs），并量化相对于CMR的固有离散度和异常值。
• 比较各星系团间颜色梯度和核心特性（大小、颜色超量）以评估环境趋势。
• 使用参数化颜色剖面，定义中心区域和外部区域，以隔离蓝色核心并测量其相对于CMR和红色序列的偏移。

实验结果

研究问题

• RQ1 在福尔纳克斯、室女座和后发星系团中，早型矮星系中年轻星族的发生率如何？
• RQ2 dEs中蓝色核心的径向范围和颜色如何与宿主星系星等相关？
• RQ3 dEs中CMR离散度的成因是什么？主要是由年轻星族还是尘埃引起？
• RQ4 为何室女座星系团的CMR离散度大于福尔纳克斯和后发星系团？
• RQ5 在某些星系团环境中，是否更常出现比预期更紧凑的红色异常值（即更紧凑的星系）？

主要发现

• 所研究的所有福尔纳克斯dEs均表现出蓝色核心，表明年轻星族的发生率为100%，而室女座和后发dEs中分别为85% ± 2%和53% ± 3%。
• 更蓝的核心更倾向于出现在较暗的dEs中，与核星系中的趋势一致，且蓝色核心大小与宿主星系星等之间无相关性。
• 室女座的CMR离散度显著高于福尔纳克斯和后发（0.05–0.06 mag），表明室女座中存在更活跃的形成历史，且持续发生相互作用。
• 自适应平滑分析显示，位于CMR蓝色一侧的星系通常表现出尘埃消光的特征，支持更蓝颜色主要由年轻恒星而非尘埃单独引起。
• 在室女座发现了三颗红色异常值（紧凑、明亮的dEs），但在福尔纳克斯和后发的观测星等范围内未发现，表明其具有环境依赖性。
• 福尔纳克斯和室女座的CMR略蓝于后发，且所有三个星系团中dEs的颜色梯度均显示随星等减小而由负转正的趋势，尤其在最暗的星系中更为明显。