A Pride of Satellites in the Constellation Leo? Discovery of the Leo VI Milky Way Satellite Ultra-faint Dwarf Galaxy with DELVE Early Data Release 3
Chin Yi Tan, W. Cerny, A. Drlica-Wagner, Andrew B. Pace, Marla Geha, Alexander P. Ji, Ting S. Li, M. Adamów, Dhayaa Anbajagane, Clécio R. Bom, J. A. Carballo-Bello, Jeffrey L. Carlin, C. Chang, Astha Chaturvedi, Anirudh Chiti, Yumi Choi, Michelle Collins, Amandine Doliva-Dolinsky, P. S. Ferguson, R. A. Gruendl, D. J. James, Guilherme Limberg, M. Navabi, David Martínez‐Delgado, C. E. Martínez-Vázquez, G. E. Medina, Burçı̇n Mutlu-Pakdı̇l, David L. Nidever, Noelia E. D. Noël, A. H. Riley, J. D. Sakowska, David J. Sand, J. Sharp, Guy S. Stringfellow, C. Tolley, D. L. Tucker, A. K. Vivas
Abstract
Abstract We report the discovery and spectroscopic confirmation of an ultra-faint Milky Way satellite in the constellation of Leo. This system was discovered as a spatial overdensity of resolved stars observed with Dark Energy Camera (DECam) data from an early version of the third data release of the DECam Local Volume Exploration (or DELVE) survey. The low luminosity ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>V</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>3.5</mml:mn> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>6</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.37</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.47</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> ; <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>L</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>V</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>230</mml:mn> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>700</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>1200</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>L</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> ), large size ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>R</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>9</mml:mn> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>30</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>30</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> pc), and large heliocentric distance ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>D</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>11</mml:mn> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>6</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>9</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> kpc) are all consistent with the population of ultra-faint dwarf galaxies (UFDs). Using Keck/DEIMOS observations of the system, we were able to spectroscopically confirm nine member stars, while measuring a tentative mass-to-light ratio of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mn>70</mml:mn> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>500</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>1400</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>L</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> and a nonzero metallicity dispersion of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mi>σ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">[</mml:mo> <mml:mi>Fe</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi mathvariant="normal">H</mml:mi> <mml:mo stretchy="false">]</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0.1</mml:mn> <mml:msubsup> <mml:mn>9</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.11</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.14</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> , further confirming Leo VI’s identity as a UFD. While the system has a highly elliptical shape, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>ϵ</mml:mi> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0.5</mml:mn> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.29</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.19</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> , we do not find any conclusive evidence that it is tidally disrupting. Moreover, despite the apparent on-sky proximity of Leo VI to members of the proposed Crater-Leo infall group, its smaller heliocentric distance and inconsistent position in energy–angular momentum space make it unlikely that Leo VI is part of the pro