[論文レビュー] Low Surface Brightness Galaxies around the HDF-S: II. Distances and volume densities

L. Haberzettl, D. J. Bomans+1 more|ArXiv.org|Jul 3, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 30被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、赤方偏移から距離を導出し、宇宙論的減光を補正できるため、ハッブル・ディープ・フィールド・サウス周辺の光度的に選別された低表面ねらい度（LSB）銀河候補の約70％が、実際に真のLSB銀河であることが分光的に確認された。結果として、27 B mag arcsec⁻²まで平坦な中心表面ねらい度分布が確認され、LSB銀河は、特徴的な星族と低金属量を示すことで、局所銀河集団の主要構成要素であることが裏付けられた。

ABSTRACT

With this study we aim at the spectroscopic verification of a photometrically selected sample of Low Surface Brightness (LSB) galaxy candidates in a field around the Hubble Deep Field-South (HDF-S). The sample helps to extend the parameter space for LSB galaxies to lower central surface brightnesses and to provide better estimates on the volume densities of these objects. To derive redshifts for the LSB candidates, long-slit spectra were obtained covering a spectral range from 3400Å to 7500Å. The observations have been obtained using the ESO 3.6m telescope, equipped with the EFOSC2 spectrograph. From the measured radial velocities, distances could be estimated. With this distance information, it is possible to differentiate between true LSB galaxies and higher redshift High Surface Brightness (HSB) galaxies which may contaminate the sample. A correction for the surface brightnesses can then be applied, accounting for the cosmological dimming effect (``Tolman Dimming''). We show that ~70% of the LSB candidates, selected based on their location in the color-color space, are real LSB galaxies. Their position in the color-color diagrams, therefore, indicate that the LSB galaxies have a different stellar population mix resulting from a different star formation history compared to HSBs. Our LSB galaxy sample consists only of large disk galaxies with scale-length between 2.5kpc and 7.3kpc. We confirm the flat central surface brightness distribution of previous surveys and extend this distribution down to central surface brightnesses of 27 B mag arcsec^-2.

研究の動機と目的

• HDF-S領域における光度的に選別された低表面ねらい度（LSB）銀河候補が、高赤方偏移の高表面ねらい度（HSB）汚染物質であるかどうかを分光的に検証すること。
• 赤方偏移から距離を推定し、Tolman減光を補正することで、正確な物理的パラメータおよび表面ねらい度を導出すること。
• 色と酸素全量を用いて、LSB銀河の星族特性を調査すること。
• LSB銀河の体積密度を特定し、局所銀河集団におけるその寄与度を評価すること。

提案手法

• ESO 3.6 m望遠鏡とEFOSC2機器を用いた長幅スリット分光法により、3400–7500 Åの波長域をカバーし、径速度と赤方偏移を測定した。
• 得られた赤方偏移を用いて、等光距離を推定し、観測された表面ねらい度を宇宙論的減光（Tolman減光）に対して補正した。
• LSB銀河とHSB銀河の星族差を分析するために、色-色図（B−R、B−V、U−B）を用いた。
• McGaugh（1991）の補正を用いた強線法を適用し、5つの確認済みLSB銀河の酸素全量を推定した。
• 光度的および分光的データを用いて、銀河のスケール長と絶対等級を導出し、物理的サイズと明るさを特徴づけた。
• 過去の調査と比較することで、一貫性を評価し、表面ねらい度分布をより低い値まで拡張した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HDF-S周辺で光度的に選別されたLSB候補のうち、高赤方偏移のHSB汚染物質ではなく、真の低表面ねらい度銀河である割合はどの程度か？
• RQ2 色から示されるLSB銀河の星族特性は、HSB銀河とどのように異なるか？
• RQ3 LSB銀河の中心表面ねらい度分布はどのようになっており、例えばμ₀ = 27 B mag arcsec⁻²のような非常に低い値まで平坦に保たれるか？
• RQ4 確認済みLSB銀河の酸素全量と推定された年齢は何か？また、それらは青色の色と低金属量とどのように関連しているか？
• RQ5 LSB銀河の体積密度は、過去の調査と比較してどうか？また、局所銀河集団のどの程度を占めているか？

主な発見

• 光度的に選別されたLSB候補の約70％が、分光的赤方偏移測定により、実際に真の低表面ねらい度銀河であることが確認された。
• LSB銀河の中心表面ねらい度分布は、27 B mag arcsec⁻²まで平坦に保たれ、過去の調査を拡張した。
• LSB銀河は青いB−RおよびB−V色を示し、U−B色は赤色であり、若い、金属量が低い星族で、強力な古い星族成分が欠如していることを示している。
• サンプル内の酸素全量は太陽値の0.1〜0.5倍の範囲にあり、若く未発達な星族の存在を裏付けている。
• このサンプルは、スケール長が2.5〜7.3 kpc、絶対B等級が−18.67〜−16.90 magの大きなディスク銀河から構成されており、矮星銀河ではないことが示された。
• LSB銀河の体積密度は、過去の調査と整合的であり、特にガスを多く含むディスク銀河において、局所銀河集団の最大60％を占め得ると示唆されている。