[論文レビュー] Quantitative Morphology of Galaxies from the SDSS I: Luminosity in Bulges and Disks

Lidia Tasca, Simon D. M. White|Jul 11, 2005

Remote Sensing in Agriculture被引用数 22

ひとこと要約

本研究では、約1,800の明るく形態分類済み銀河のSDSS rバンドおよびiバンド画像を用いて、Gim2Dコードによる二次元光度分解を実施し、ディスクおよびバルジの輝度寄与を定量的に評価した。分解プロセスにおける傾きのバイアスを補正した結果、ローカル宇宙の全輝度密度の54±2%がディスクに起因し、32±2%が「純粋バルジ」系に起因し、14±3%がディスクを有する銀河のバルジに起因することが判明した。

ABSTRACT

In the first paper of this series we use the publicly available code Gim2D to model the r- and i-band images of all galaxies in a magnitude-limited sample of roughly 1800 morphologically classified galaxies taken from the Sloan Digital Sky Survey. The model is a concentric superposition of two components, each with elliptical isophotes with constant flattening and position angle. The disk luminosity profile is assumed exponential, while the bulge is assumed to have a de Vaucouleurs or a Sersic profile. We find that the parameters returned by Gim2D depend little on the waveband or bulge profile used; their formal uncertainties are usually small. Nevertheless, for bright galaxies the measured distribution of b/a, the apparent disk flattening, deviates strongly from the expected uniform distribution, showing that the `disk' identified by the code frequently corresponds to an intrinsically 3-dimensional structure rather than to a true thin disk. We correct approximately for this systematic problem using the observed statistics of the b/a distribution and estimate, as a function of absolute magnitude, the mean fractions of galaxy light in disks and in `pure bulge' systems (those with no detectable disk). For the brightest galaxies the disk light fraction is about 10% and about 80% are `pure bulge' systems. For faint galaxies most of the light is in disks and we do not detect a `pure bulge' population. Averaging over the galaxy population as a whole, we find that 54 \pm 2% of the local cosmic luminosity density at both r and i comes from disks and 32 \pm 2% from `pure bulge' systems. The remaining 14 \pm 2% comes from bulges in galaxies with detectable disks.

研究の動機と目的

• ローカル宇宙における全輝度密度に占めるディスクとバルジの相対的寄与を定量すること。
• Gim2Dコードを用いた光度分解の妥当性を、異なる光度バンドおよびバルジプロファイルモデルの下で評価すること。
• 特に非常に平坦な銀河において顕著な傾きの影響を受けるディスク検出の系統的バイアスを是正すること。
• 絶対等級の関数として「純粋バルジ」系（明確なディスクが検出されない）銀河の割合を推定すること。
• 等級制限付きサンプルを用いて、ディスク、純粋バルジ、ディスクを有する銀河のバルジからの全体の輝度密度寄与を導出すること。

提案手法

• 約1,800の銀河の等級制限付きサンプルのrバンドおよびiバンドSDSS画像に、Gim2D二重次元フィッティングコードを適用した。
• 各銀河を、指数的ディスクと、de VaucouleursまたはSérsicプロファイルを用いたバルジの重ね合わせとしてモデル化した。
• 両成分に対して、一定の縦横比と位置角を持つ楕円形等高線を用い、観測された表面輝度分布にフィットした。
• 傾きバイアスを補正するため、ディスクの軸比b/a < 0.5を満たす銀河に焦点を当て、こうした系はおそらく高傾斜の薄いディスクであると仮定した。
• Blantonら（2003）の光度関数と分解結果を組み合わせ、全輝度密度寄与を推定した。
• 観測画像と最良フィットモデルとの残差を定量化し、モデルの適切さおよび系統的ずれを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ローカル宇宙の全輝度密度の何パーセントが銀河ディスクに起因し、何パーセントがバルジに起因するか？
• RQ2 銀河の絶対等級に応じて、ディスクおよびバルジ光の相対的寄与はどのように変化するか？
• RQ3 明確なディスクが検出されない「純粋バルジ」銀河は、ローカル銀河集団にどの程度存在するか？
• RQ4 光度分解の結果は、光度バンドやバルジプロファイルモデルの選択にどの程度依存するか？
• RQ5 光度分解におけるディスク検出にどのような系統的バイアスが影響し、それらはどのように是正できるか？

主な発見

• rバンドおよびiバンドの両方で、ディスクの平均輝度密度寄与は54±2%であり、これはローカル宇宙の全光度の大部分がディスクに由来することを示している。
• 明確なディスクが検出されない「純粋バルジ」系の平均寄与は32±2%であり、これは球状銀河の重要な集団が存在することを示唆している。
• 明確なディスクが検出される銀河におけるバルジの寄与は、全輝度密度の14±3%であり、こうした系の平均バルジ対全光度比は約0.2である。
• 最も明るい銀河（M_r ≲ -22）では、ディスク光度比はわずか約10%であり、約80%の銀河が「純粋バルジ」系に分類された。
• やや明るい銀河では、ディスク光度比は100%に近づき、最も明るさが小さい等級帯では「純粋バルジ」集団は検出されなかった。
• 明るい銀河では、ディスクの軸比b/aの分布が一様から系統的にずれていることが判明し、これはコードがしばしば薄いディスクではなく、厚さのある3次元構造を「ディスク」として識別していることを示唆している。