利用外晕球状星团研究M31的形成和演化

Globular clusters (GCs) in the galaxy outer halo contain the information of the dynamical and chemical evolution of the host galaxy, and the study on them will help understand how a galaxy forms and evolves. Recently, many complicated substructures were discovered in the M31 halo, implying that some mergers between M31 and other smaller galaxies may occur a few Gyr ago. However, the GCs in the M31 outer halo are lack of detailed and systematic studies, which restrain us from understanding the interaction history between M31 and surround galaxies. We plan to study GCs in the outer halo of M31 based on the newest observed data from 15 BATC intermediate-band filters, and the archive data from GALEX, SDSS, Pan-STARRS, and 2MASS, with the newest stellar population synthesis models. The metallicities, ages, and masses will be determined for these GCs. Finally, we will compare the stellar populations between them and the counterparts in the inner halo and disk of M31 and in the outer halo of the Milky Way. The applicant has made a series of studies on disk clusters in M31, and with this program, we could comprehensively reconstruct the evolution history of M31.

星系外晕中的球状星团保留着寄主星系动力学和化学演化的信息，对它们的研究有助于解决星系的起源、演化问题。M31是距离我们最近的巨旋涡星系，其晕中大量的子结构表明M31可能在几个Gyr前与一个（或一些）较小的星系发生过并合。然而，对于M31外晕中的球状星团，目前尚缺乏细致、系统的研究，严重限制了我们深入理解M31与周围星系的相互作用历史。我们计划利用最新的观测数据对M31外晕球状星团进行研究：即以BATC 15色测光为主，结合GALEX、SDSS、Pan-STARRS和2MASS等巡天的观测资料，拟合星族合成模型求得M31外晕球状星团的金属丰度、年龄和质量；对这些星团的各项性质进行统计分析，并与M31内晕、盘上以及银河系外晕球状星团的星族成分进行对比研究，剖析M31的吸积历史。申请人对M31盘上的星团进行了一系列工作，对M31的演化有一定研究，与本项目结合，有助于全方位重构M31的演化图像。

研究星系外晕中的球状星团有助于解决星系的起源、演化问题。M31是距离我们最近的巨旋涡星系，其晕中大量的子结构表明M31可能在几个Gyr前与一个（或一些）较小的星系发生过并合。然而，对于M31外晕中的球状星团，目前尚缺乏细致、系统的研究，严重限制了我们深入理解M31与周围星系的相互作用历史。我们对M31外晕的53个星团进行了多波段测光，包括 GALEX的FUV和NUV波段、SDSS的ugriz波段、BATCDE15个中带波段、以及2MASS的JHKs近红外波段。利用星族合成模型，我们得到了这些星团的金属丰度、年龄和质量。我们发现星团的金属丰度和质量与到星系中心距离没有明显的关系；较年轻的星团（age < 8 Gyr）在100 kpc附近表现出聚集，但可能是样本的选择效应。我们发现晕星团的金属丰度与空间相协的子结构非常一致，证明了它们在物理上也是相协的。M31盘和晕上的星团的光度函数都表现出双峰分布，但有更多较暗的星团位于云中。这个双峰分布也反映了晕里的星团可能有不同的起源或演化。相比于银河系的晕星团，M31晕星团包含一个金属丰度较高的群体；同时，M31包含了大约6倍于银河系的晕星团。这些都说明了M31经历了更为活跃的碰撞历史。我们还对近邻星系M81和M82中的几个星团进行了研究，发现M81中的GC-2 很可能是其星系群的一个极致密矮星系核。这给我们一个提示，M31外晕的一些球状星团也可能是卫星星系被瓦解后剩下的星系核。