[論文レビュー] DGSAT: Dwarf Galaxy Survey with Amateur Telescopes II. A catalogue of isolated nearby edge-on disk galaxies and the discovery of new low surface brightness systems

C. Henkel, Behnam Javanmardi+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2017

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 55被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、アマチュア望遠鏡を用いて観測された孤立した近くの縁面銀河のカタログを提示し、バルジ質量と衛星矮星銀河集団との関係を調査する。0.4-m望遠鏡を用いた深宇宙画像撮影により、13個の低表面ねらい度（LSB）銀河候補（うち2個は超拡散銀河、UDG）を同定し、主銀河およびその仮想衛星の詳細な構造的パラメータを提供することで、$Ω$CDMモデルと修正重力理論の両方の検証が可能となる。

ABSTRACT

The connection between the bulge mass or bulge luminosity in disk galaxies and the number, spatial and phase space distribution of associated dwarf galaxies is a discriminator between cosmological simulations related to galaxy formation in cold dark matter and generalized gravity models. Here, a nearby sample of isolated Milky Way class edge-on galaxies is introduced, to facilitate observational campaigns to detect the associated families of dwarf galaxies at low surface brightness. Three galaxy pairs with at least one of the targets being edge-on are also introduced. About 60% of the catalogued isolated galaxies contain bulges of different size, while the remaining objects appear to be bulge-less. Deep images of NGC 3669 (small bulge, with NGC 3625 at the edge of the image) and NGC 7814 (prominent bulge), obtained with a 0.4-m aperture, are also presented, resulting in the discovery of two new dwarf galaxy candidates, NGC3669-DGSAT-3 and NGC7814-DGSAT-7. Eleven additional low surface brightness galaxies are identified, previously notified with low quality measurement flags in the Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Integrated magnitudes, surface brightnesses, effective radii, Sersic indices, axis ratios, and projected distances to their putative major hosts are displayed. At least one of the galaxies, NGC3625-DGSAT-4, belongs with a surface brightness of approximately 26 mag per arcsec^2 and effective radius >1.5 kpc to the class of ultra-diffuse galaxies (UDGs). NGC3669-DGSAT-3, the galaxy with lowest surface brightness in our sample, may also be an UDG.

研究の動機と目的

• 環境的要因の影響が最小限の孤立した近くの縁面ディスク銀河を特定し、衛星銀河分布の研究を目的とする。
• アマチュア望遠鏡を用いた深宇宙画像撮影により、ミルキーウェイクラスの主銀河の周囲に低表面ねらい度（LSB）矮星銀河を検出することを目的とする。
• 衛星数、空間的分布、位相空間クラスタリングを分析することで、$\Lambda$CDMモデルと代替重力理論の予測を検証することを目的とする。
• バルジ質量-光度関係と衛星数の相関関係が、宇宙論的シミュレーションと修正重力理論の区別に役立つかどうかを検証することを目的とする。
• 将来の深宇宙フォローアップ調査のための高精度・低ノイズLSB銀河サンプルを提供することを目的とする。

提案手法

• 12個の孤立した近くの縁面ディスク銀河に対して、0.4-m口径望遠鏡を用いて深宇宙画像撮影を実施し、高い動的範囲と低バックグラウンドノイズを達成した。
• 光度測定および構造的解析を適用し、主銀河およびLSB候補の有効半径、Sersic指数、表面ねらい度、絶対等級を導出した。
• 投影距離、表面ねらい度、Sersic指数を用いて、LSB候補をその仮想的主銀河と関連付けた。
• SDSSデータと照合し、11件の過去に低品質とされた検出をLSBシステムとして確認した。
• 表面ねらい度と有効半径に基づいて銀河を分類し、$\mu_r \approx 26$ mag arcsec$^{-2}$ および $R_e > 1.5$ kpc を示す2つのUDG（NGC 3625–DGSAT–4 および NGC 3669–DGSAT–3）を同定した。
• 光度、有効半径、表面ねらい度の間の統計的相関関係を適用し、主銀河-矮星銀河の関連性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 孤立した近くの縁面ディスク銀河は、$\Lambda$CDMモデルまたは修正重力理論の予測に一致する衛星集団を有するか？
• RQ2 ミルキーウェイクラスの主銀河の深宇宙画像撮影において、アマチュアスケール望遠鏡で低表面ねらい度矮星銀河を信頼性高く検出できるか？
• RQ3 孤立系において、バルジ質量／光度と関連する矮星銀河数の間に相関関係が存在するか？
• RQ4 検出されたLSB銀河の構造的パラメータ（有効半径、Sersic指数、表面ねらい度）は、既知のローカルグループの矮星銀河や超拡散銀河と一致するか？
• RQ5 仮想的主銀河の周囲におけるLSB銀河の空間的および位相空間的分布は、非等方性や平面状配列の兆候を示すか？

主な発見

• 調査により2つの新しい矮星銀河候補（NGC 3669–DGSAT–3 および NGC 7814–DGSAT–7）が発見された。NGC 3669–DGSAT–3は、サンプル内で最も低い表面ねらい度（$\mu_r \approx 26$ mag arcsec$^{-2}$）を示す。
• 11個の追加的な低表面ねらい度銀河が確認され、スローン・ディジタル・スカイ・サーベイ（SDSS）で過去に低品質とされた測定結果が再確認された。
• NGC 3625–DGSAT–4 は、$\mu_r \approx 26$ mag arcsec$^{-2}$ および有効半径 $R_e > 1.5$ kpc を示すため、超拡散銀河（UDG）に分類された。
• NGC 3669–DGSAT–3 は極めて低い表面ねらい度を示すが、有効半径に不確実性があるため、UDGである可能性が高い。
• サンプルには12個の孤立した縁面主銀河と3組の銀河対が含まれており、NGC 3669（小さなバルジ）に4つの衛星候補、NGC 7814（顕著なバルジ）に7つの衛星候補が関連している。
• 検出されたLSB銀河の光度、有効半径、表面ねらい度の構造的相関関係は、ローカルグループの矮星銀河と一致しており、仮想的主銀河との関連性を支持する。