[論文レビュー] New insights to the photometric structure of Blue Compact Dwarf Galaxies from deep Near-Infrared studies I. Observations, surface photometry and decomposition of surface brightness profiles

K. G. Noeske, P. Papaderos+2 more|GoeScholar The Publication Server of the Georg-August-Universität Göttingen (Georg-August-Universität Göttingen)|Jul 30, 2003

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 103被引用数 62

ひとこと要約

本研究では、青色連星矮星（BCD）銀河の深さ赤外線（NIR）画像を提示し、光学データでは強い星形成活動の影響で隠れていた拡張した低表面輝度（LSB）主系列成分を明らかにした。表面輝度プロフィールの分解と表面光度測定を用いて、半数を超えるサンプルでタイプVの表面輝度プロフィール（中心輝度低下を特徴とするもの）を同定し、進化した星族の構造的複雑性を示し、矮星銀河の光度減退および進化モデルに影響を与えることとなった。

ABSTRACT

(shortened) We analyze deep Near Infrared (NIR) broad band images for a sample of Blue Compact Dwarf Galaxies (BCDs), allowing for the quantitative study of their extended stellar low-surface brightness (LSB) host galaxies. NIR surface brightness profiles (SBPs) of the LSB hosts agree at large galactocentric radii with those from optical studies. At small to intermediate radii, however, the NIR data reveal for more than half of our sample a significant flattening of the exponential SBP of the LSB host. Such SBPs ("type V" SBPs, Binggeli & Cameron 1991) have rarely been detected in LSB hosts of BCDs at optical wavelengths, where the relative flux contribution of the starburst is stronger than in the NIR and can hide such central intensity depressions of the LSB host. The structural properties, frequency and physical origin of type V LSB SBPs in BCDs and other dwarf galaxies have not yet been systematically studied. Nevertheless, their occurrence in a significant fraction of BCDs would impose important new constraints to the radial distribution of their stellar mass, and to the photometric fading of BCDs after the termination of star-forming activity. Both a modified exponential (Papaderos et al. 1996a) and the Sersic law give satisfactory empirical descriptions for type V SBPs. However, we argue that the practical applicability of Sersic fits to LSB SBPs of BCDs is limited by, e.g., the extreme sensitivity of the solutions to small SBP uncertainties. Most stellar LSB host galaxies in the sample show optical-NIR colors indicative of evolved stellar populations with subsolar metallicity. Unsharp-masked NIR images and optical-NIR maps reveal numerous morphological details, and cases of non-uniform dust absorption on spatial scales up to ~1 kpc.

研究の動機と目的

• 深さ赤外線（NIR）画像を用いて、青色連星矮星（BCD）銀河の光度的構造を調査し、背後に存在する低表面輝度（LSB）星族成分を解明すること。
• 強い星形成活動が光学的観測においてLSB主系列を覆い隠すため、特に1～3個の指数的時間定数内での制限を克服すること。
• BCDのLSB成分に見られるタイプVの表面輝度プロフィール（平坦化した指数的プロフィール）の頻度、構造的性質、物理的起源を体系的に分析すること。
• 複雑な表面輝度プロフィールをモデル化するための実験的フィッティング関数（修正指数関数およびSérsic則）がBCD主系列銀河に適しているかどうかを検証すること。
• LSB主系列の光学-NIR色を導出し、星族の金属量と進化状態を推定するとともに、キロパーセクスケールでのチリ吸収パターンを検出すること。

提案手法

• ESO NTTおよびカラホの3.6m望遠鏡を用いて、BCDサンプルの深さブロードバンドNIR画像（J、H、Kバンド）を取得した。
• NIRデータに対して表面光度測定を実施し、銀河中心からの大半の半径にわたりLSB主系列銀河の表面輝度プロフィール（SBPs）を導出した。
• プロフィール分解技術を適用して星形成活動成分とLSB成分を分離し、純粋な指数的プロフィールからのずれを特定した。
• Binggeli & Cameron (1991)の分類に従い、タイプVプロフィール（小半径で平坦化）を特徴とするものに注目し、中心輝度低下を示すものとして分類した。
• LSBプロフィールに2つのモデルを適合させた：修正指数関数（Papaderos et al. 1996a）およびSérsic則。フィットの良さとスカイ減算誤差への感受性を評価した。
• NIRデータと光学データを統合し、アンシャープマスク画像を作成することで、最大約1 kpcスケールでの形態的特徴および非一様なチリ吸収を明らかにした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 赤外線で観測した場合、チリ減光と電離ガス放射が低減されるため、BCD銀河の低表面輝度（LSB）主系列銀河の構造的形態はどのようになるか？
• RQ2 タイプVの表面輝度プロフィール（指数的プロフィール内での中心輝度低下）はBCDのLSB成分にどの程度頻発し、半径方向の質量分布と光度減退にどのような意味を持つのか？
• RQ3 BCDの観測されたNIR表面輝度プロフィールは、光学で得られたものとどの程度異なるのか？ これは星形成活動と進化した星族の相対的寄与にどのような示唆を与えるか？
• RQ4 観測的不確実性を考慮しても、タイプVプロフィールに最も適した実験的フィッティング関数は、修正指数関数かSérsic則のどちらか？ その妥当性は？
• RQ5 LSB主系列銀河の光学-NIR色は、星族の金属量と進化状態について何を示唆するか？ また、キロパーセクスケールでの非一様なチリ吸収の証拠は存在するか？

主な発見

• 深さNIR画像により、すべてのサンプルBCD銀河に拡張した低表面輝度（LSB）主系列銀河が確認され、大半の半径での表面輝度プロフィール（SBPs）は指数的減衰と一致し、光学的研究と一致する時間定数を示した。
• サンプルの半数を超えるBCDがタイプVの表面輝度プロフィールを示しており、これは1～3個の指数的時間定数内での平坦化または中心輝度低下を特徴とし、背後に隠れていた星族の構造的複雑性を示している。
• 光学的観測では、圧倒的な星形成活動の影響によりタイプVプロフィールは希少であるが、赤外線ではチリ減光が低減され、電離ガスの汚染も少ないため、検出可能となる。
• 修正指数関数（Papaderos et al. 1996a）はタイプVプロフィールに対して良好なフィットを示し、Sérsic則よりも優れたロバストネスを示した。Sérsic則はスカイ減算誤差やSBP導出の不確実性に対して極めて感受性が高かった。
• サンプルの大多数のLSB主系列銀河は、太陽系未満の金属量の進化した星族に一致する光学-NIR色を示しており、Tol 65およびTol 1214-277は青色（B–J < 1.3 mag）を示しており、比較的新しいまたは金属量が低い星族を示唆している。
• アンシャープマスク処理を施したNIR画像により、一様でないチリ吸収や、約1 kpcスケールまで延びる連続したコンパクトな星団クラスタなどの形態的特徴が明らかになった。これは、複雑な星形成歴とチリ分布パターンを示唆している。