Galaxy evolution in compact groups: An infrared perspective

Abstract

We present our results on the impact of the environment of compact galaxy groups to the evolution of their members. We performed multiwavelength analysis, from the ultraviolet (UV) to the far-infrared (far-IR), for the 32 Hickson Compact Groups (HCGs) for which high quality Spitzer mid-IR maps were available. To expand our analysis we have used a larger more complete sample of 1770 compact groups defined by applying the Hickson’s criteria to the whole Sloan Digital Sky Survey (SDSS) database. We have fitted the Spectral Energy Distributions (SEDs) of all galaxies of the first sample, using the state-of-the-art model of da Cunha et al. (2008) and accurately estimated their stellar masses, star formation rates (SFRs), and extinction, as well as their infrared luminosity and dust content. We have also performed photometry in the UV, using the Galaxy Evolution Explorer (GALEX) space telescope for all the galaxies in the SDSS groups. Additionally, we collected their near-IR and mid-IR fluxes, using the Two Micron All Sky Survey (2MASS) and the Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) respectively, in order to examine how their surface brightnesses (SBs), SFRs and nuclear activity vary as a function of their environment. As comparison/control samples we have used galaxies in the field, early-stage interacting pairs, and clusters. We find that classifying the evolutionary state of compact groups as dynamically “young” (or “old”) depending on whether (or not) they contain less than 25% of early-type galaxies is physical and consistent with past classifications. Late-type galaxies in “young” groups have specific SFR, as well as NUV-r and mid-IR colors, which are similar to those of field and interacting pairs. However, late-type galaxies in “old” groups display redder colors, as they had built-up their stellar masses due to numerous tidal encounters in the past. Nevertheless, the mass distributions of late-type galaxies hosting an AGN are independent of the dynamical state of their group. Finally, we find that the SB profiles of the late-type galaxies evolve into earlier type systems before their SFR is reduced substantially. We suggest an evolutionary scenario in which it takes time for the group environment to visibly affect the properties of its members. The effects of tidal torques and minor merging shape the morphology and star formation history of the group galaxies, leading to an increase of the fraction of early-type members and a rapid built-up of the stellar mass in the remaining late-type systems.

Παρουσιάζουμε τα αποτελέσματα μας σχετικά με τις επιπτώσεις του περιβάλλοντος των συμπαγών ομάδων γαλαξιών στην εξέλιξη των μελών τους. Πραγματοποιήσαμε ανάλυση, από το υπεριώδες έως το μακρινό υπέρυθρο, για 32 συμπαγείς ομάδες γαλαξιών του Hickson, για τις οποίες αποκτήσαμε δεδομένα στο μέσο υπέρυθρο, από το διαστημικό τη- λεσκόπειο Spitzer. Για να επεκτείνουμε την ανάλυση μας χρησιμοποιήσαμε και έναν αρκετά μεγαλύτερο και πιο πλήρη κατάλογο, αποτελούμενο από 1770 συμπαγείς ομάδες γαλαξιών, οι οποίες προσδιορίστηκαν εφαρμόζοντας τα κριτήρια του Hickson σε ολόκληρη την βάση δεδομένων του Sloan Digital Sky Survey. Στη συνέχεια προσαρμόσαμε τις Φασματικές Κατανομές Ενέργειας (SEDs) για όλους τους γαλαξίες του πρώτου δείγματος, χρησιμο- ποιώντας το θεωρητικό μοντέλο της da Cunha et al. (2008), υπολογίσαμε με ακρίβεια τις αστρικές μάζες, τον ρυθμό σχηματίσμου αστέρων (SFR), την απορρόφηση απο την σκόνη, καθώς και τις υπέρυθρες φωτεινότητες τους. Επίσης πραγματοποιήσαμε φωτομετρία στο υπεριώδες και υπολογίσαμε τις λαμπρότητες στο κοντινό και μέσο υπέρυθρο όλων των γαλαξιών στο κατάλογο που επιλέχθηκε απο το SDSS, με σκοπό να εξερευνήσουμε πως οι επιφανειακές λαμπρότητες, ο ρυθμός σχηματισμού άστρων, καθώς και η δραστηριότητα στον πυρήνα ποικίλλουν ως συνάρτηση του περιβάλλοντός τους. Ως δείγματα σύγκρισης χρησιμοποιήσαμε γαλαξίες που βρίσκονται στο πεδίο, σε αλληλεπιδρώντα ζεύγη, καθώς και σε γαλαξιακά σμήνη. Βρήκαμε ότι η κατηγοριοποιήση της εξελικτικής κατάστασης των συμπαγών ομάδων ως δυναμικά νέες και δυναμικά παλαιές, ανάλογα με το αν περιέχουν (ή όχι) λιγότερο από 25% ελλειπτικούς γαλαξίες, έχει φυσικό νόημα και είναι συνεπής με προήγουμενες κατηγοριοποιήσεις. Οι σπειροειδείς γαλαξίες στις δυναμικά νέες ομάδες έχουν ειδικό ρυθμό σχηματισμού άστρων, καθώς και χρώματα, στο οπτικό και υπέρυθρο, τα οποία είναι παρόμοια με αυτά γαλαξιών στο πεδίο ή σε αλληλεπιδρώντα ζεύγη. Αν- τιθέτως, οι σπειροειδείς γαλαξίες σε δυναμικά παλαιές ομάδες έχουν πιό κόκκινα χρώματα, καθώς αύξησαν τις άστρικές τους μάζες στο παρελθόν, κατα τη διάρκεια βαρυτικών αλλη- λεπιδράσεων. Εν τούτοις, οι κατανομές μάζας των σπειροειδών γαλαξιών με ενεργό πυρήνα είναι ανεξάρτητες από τη δυναμική κατάσταση της ομάδας τους. ΄Ολα τα παραπάνω συμ- περάσματα συστήνουν μιά εξελικτική διαδικασία κατά την οποία απαιτείται χρόνος ώστε το περιβάλλον να επηρεάσει σημαντικά τις διάφορες ιδιότητες των γαλαξιών. Τα απο- τελέσματα των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων και της συγχώνευσης μεταξύ γαλαξιών, δια- μορφώνουν τη μορφολογία και την ιστορία σχηματισμού άστρων των συμπαγών ομάδων, οδηγώντας στην αύξηση του αριθμού των ελλειπτικών γαλαξιών που περιέχουν, καθώς και στην αύξηση της αστρικής μάζας των εναπομεινόντων σπειροειδών.