[論文レビュー] Deep multiband surface photometry on star forming galaxies: II. A volume limited sample of 21 emission lines galaxies

Genoveva Micheva, Göran Östlin+7 more|arXiv (Cornell University)|Aug 27, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、21個の発光線銀河（うち19個は青色コンact銀河（BCG）で、2個はスパイラル）の体積制限サンプルを用い、UBVRIおよび近赤外HKsフィルタを用いた深さのあるマルチバンド表面光度測定を実施した。UM462に、μ₀ = 24.1 mag arcsec⁻²、hr = 1.5 kpcを示す、以前に検出されていなかった低表面輝度ディスク成分が同定され、近赤外（NIR）での非対称性が光学よりも顕著に増加しており、形態的分類と相関し、色-非対称性解析により5個のBCGが合体系として同定された。

ABSTRACT

We present deep surface photometry of a volume--limited sample of 21 UM emission line galaxies in broadband optical UBVRI and near infra-red (NIR) HKs filters. The sample comprises 19 blue compact galaxies (BCGs) and two spirals. For some targets the exposure times are the deepest to date. For the BCG UM462 we observe a previously undetected second disk component beyond a surface brightness level of mu_B=26 mag arcsec^{-2}. This is a true low surface brightness component with central surface brightness mu_0=24.1 mag arcsec^{-2} and scale length h_r=1.5 kpc. All BCGs are dwarfs, with M_B>=-18, and very compact, with an average scale length of h_r~1 kpc. We separate the burst and host populations for each galaxy and compare them to stellar evolutionary models with and without nebular emission contribution. We also measure the A_{180} asymmetry in all filters and detect a shift from optical to NIR in the average asymmetry of the sample. This shift seems to be correlated with the morphological class of the BCGs. Using the color-asymmetry relation, we identify five BCGs in the sample as mergers, which is confirmed by their morphological class. Though clearly separated from normal galaxies in the concentration-asymmetry parameter space, we find that it is not possible to distinguish luminous starbursting BCGs from the merely star forming low luminosity BCGs.

研究の動機と目的

• 従来のマグニチュード制限調査に起因するバイアスを回避するため、体積制限かつ光度完全な21個の発光線銀河サンプルを対象とする。
• 深さのあるマルチバンド画像を用いて、青色コンact銀河（BCG）およびその周囲環境の構造的・光度的性質を調査する。
• ネバラル放出と星形成モデルの役割が、観測された光度測定の解釈に与える影響を評価する。
• 光学および近赤外（NIR）フィルタ間での非対称性指標を分析し、合体または相互作用している系を示す形態的指標を同定する。
• 濃度-非対称性パラメータを用いて、発光度の高い星形成爆発的BCGと低光度の星形成BCGを区別できるかを検証する。

提案手法

• 体積制限サンプルの21個の発光線銀河に対して、深さのあるバケツ型UBVRIおよび近赤外HKs表面光度測定を実施した。
• Petrosian半径に基づく非対称性（Aₚ）、Holmberg型非対称性（A′ₕ）、および動的非対称性（A_dyn）を用いて、構造的不規則性を定量化した。
• 等高線フィッティングと画像平滑化を適用し、極めて微弱な特徴（μ_B = 27.9 mag arcsec⁻²まで）を検出した。
• 光度分解を用いてバーストおよびホスト星族を分離し、中性ガス放出を含む星形成モデルと照合した。
• 色-非対称性関係を用いて銀河を分類し、潜在的な合体系を同定した。
• フィルタ間での非対称性の傾向を比較し、ほこり、星の組成、星形成が形態的指標に与える影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 体積制限サンプルのBCGに対する深さのあるマルチバンド光度測定により、低表面輝度成分を含むどのような構造的特徴が明らかになるか？
• RQ2 BCGの非対称性は、光学から近赤外波長に移行する際、どのように変化するのか？ これは、その形態的特徴や星形成活動にどのような含意をもたらすか？
• RQ3 色-非対称性関係は、このサンプル内のBCGにおいて、合体または相互作用している系を信頼性高く同定できるか？
• RQ4 濃度-非対称性パラメータ空間において、発光度の高い星形成爆発的BCGと低光度の星形成BCGは、どの程度異なっているか？
• RQ5 ネバラル放出の寄与は、BCGにおける光度分解および星族の解釈に、どの程度影響を及えるか？

主な発見

• UM462に、以前に検出されていなかった低表面輝度ディスク成分が同定され、中心表面輝度はμ₀ = 24.1 mag arcsec⁻²、スケール長はhr = 1.5 kpcであり、μ_B = 26 mag arcsec⁻²まで検出可能であった。
• サンプル内の19個のBCGの平均スケール長はhr ≈ 1 kpcであり、MB ≥ -18 magを満たすコンパクトな性質が裏付けられた。
• 近赤外非対称性（Aₚ）は光学と比較して顕著に増加し、ほとんどの銀河で光学の中央値Aₚ ≈ 0.2から近赤外のAₚ ≈ 0.4にシフトした。これは、ほこりと星の組成に関連する形態的変化を示唆している。
• 色-非対称性関係により5個のBCGが合体系として同定され、形態的分類でも潮汐的相互作用または合体系として確認された。
• AₚおよびA′ₕ非対称性指標は強く相関しており（A′ₕ ≈ 0.62 × Aₚ - 0.003）、構造的解析における非対称性指標の信頼性を支持している。
• 通常の銀河から明確に分離されている濃度-非対称性空間においても、発光度の高い星形成爆発的BCGと低光度の星形成BCGは、これらのパラメータのみでは区別できなかった。