Um progenitor compacto de alto z preservado no coração de NGC 3311 revelado com a análise de população estelar 2D do MUSE

Contexto. Acredita-se que as galáxias massivas de tipo inicial sejam o resultado final de uma longa história de acréscimo de massa. As estrelas formadas in situ muito cedo na fase inicial da montagem de massa podem ter se originado de um episódio extremamente intenso e rápido de formação estelar. Essas estrelas ainda podem ser encontradas dentro dos núcleos de tais galáxias em z = 0, dependendo de suas histórias de acréscimo e fusão. Objetivos. Desejamos investigar a presença de um componente progenitor compacto de alto z sobrevivente na galáxia mais brilhante do aglomerado Hydra I, NGC 3311, mapeando sua cinemática 2D e população estelar até 2 raios efetivos. Nosso objetivo é entender a formação de seus vários componentes estruturais e rastrear sua montagem de massa ao longo do tempo. Métodos. Combinamos observações do MUSE, uma versão personalizada e estendida dos modelos de população estelar única de ponta EMILES e uma nova estrutura paramétrica totalmente bayesiana para modelar os espectros observados usando ajuste de espectro completo. Resultados. Apresentamos mapas 2D e perfis radiais da dispersão de velocidade estelar, idade, metallicidade total, abundância de elemento α, abundância de sódio (Na/Fe) e inclinação da função de massa inicial (IMF). Todas as propriedades têm gradientes significativos, confirmando a existência de múltiplos componentes estruturais, incluindo um “ponto azul” caracterizado por estrelas mais jovens e ricas em metal. Descobrimos que o componente que domina o orçamento luminoso de NGC 3311 dentro de R ≲ 2,0 kpc é o análogo sobrevivente em z = 0 de um núcleo compacto de alto z. Esta estrutura concentrada tem uma dispersão de velocidade relativamente pequena (σ * ≈ 180 km s −1), é muito antiga (idades ≳ 11 Gyr), rica em metal (Z/H ∼ 0,2 e Na/Fe ∼ 0,4) e possui uma IMF inclinada para a massa baixa (com inclinação Γ b ∼ 2,4). Na região externa, a distribuição de velocidade da linha de visão torna-se cada vez mais ampla, e as estrelas são mais jovens. Elas também são mais pobres em metal e sódio, mas mais ricas em elementos α. A extremidade de baixa massa da inclinação da IMF torna-se semelhante à de Chabrier com o aumento da distância galactocêntrica. Conclusões. A existência de múltiplos componentes estruturais em NGC 3311, a partir de fotometria, cinemática e populações estelares, confirma as previsões do cenário de formação em duas fases para NGC 3311, segundo o qual um primeiro episódio de formação estelar muito curto e de alto z formou uma estrutura estelar compacta em seu núcleo, que depois cresceu em tamanho por meio da montagem de massa estendida de satélites relativamente massivos. Curiosamente, a população estelar externa apresenta um α/Fe superabundante, muito provavelmente porque NGC 3311, localizada no centro do aglomerado de galáxias, acumulou estrelas de satélites rapidamente extintos.