[論文レビュー] The Fornax Deep Survey (FDS) with the VST: III. Low Surface Brightness (LSB) dwarfs and Ultra Diffuse Galaxies (UDGs) in the center of the Fornax cluster

A. Venhola, R. F. Peletier+17 more|arXiv (Cornell University)|Oct 12, 2017

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 94被引用数 66

ひとこと要約

この研究は、VST/FDSデータを用いてフォナックスクラスター中核の深いサンプルから低表面輝度銀河を識別・分析し、LSB矮星をUDGsと区別し、それらの性質を比較します。

ABSTRACT

Studies of low surface brightness (LSB) galaxies in nearby clusters have revealed a sub-population of extremely diffuse galaxies with central surface brightness $μ_{0,g'}$ > 24 mag arcsec$^{-2}$ and effective radius between 1.5 kpc < R$_{e}$ < 10 kpc. The origin of these Ultra Diffuse Galaxies (UDGs) is still unclear, although several theories have been suggested. We exploit the deep g', r' and i'-band images of the Fornax Deep Survey (FDS), in order to identify LSB galaxies in the center of the Fornax cluster. We identified visually all extended structures having r'-band central surface brightness of $μ_{0,r'}$ > 23 mag arcsec$^{-2}$. We classified the objects based on their appearance and performed 2D Sérsic model fitting with GALFIT. We analyzed their distribution and orientations in the cluster, and studied their colors and compared the LSB galaxies in Fornax with those in other environments. Our sample consists of 205 galaxies of which 196 are LSB dwarfs (with R$_e$ < 1.5kpc) and nine are UDGs (R$_e$ > 1.5 kpc). We show that the UDGs have g'-r' colors similar to those of LSB dwarfs. The largest UDGs in our sample appear different from the other LSB galaxies, in that they are significantly more elongated and extended, whereas the smaller UDGs differ from the LSB dwarfs only by their effective radii. We do not find clear differences between the structural parameters of the UDGs in our sample and those of UDGs in other galaxy environments. We find that the dwarf LSB galaxies in our sample are less concentrated in the cluster center than the galaxies with higher surface brightness, and that their number density drops in the core of the cluster. Our findings are consistent with the small UDGs forming the tail of a continuous distribution of less extended LSB galaxies. However, the elongated and distorted shapes of the large UDGs could imply that they are tidally disturbed galaxies.

研究の動機と目的

• 深い g'、r'、i' 画像を用いて中央Fornax野のLSB銀河を識別・カタログ化する。
• Ultra Diffuse Galaxies (UDGs) を effective radius 基準でLSB矮星と区別する。
• 2D Sérsic フィットを通じて構造パラメータを測定し、色、分布、配向を分析する。
• FornaxのLSB集団を他の環境（例：Centaurus群）におけるものと比較する。
• UDGsがより広いLSB矮星集団と連続して現れるかを評価する。

提案手法

• 拡張された低表面輝度源を視覚的に同定（μ0,r' ≥ 23 mag/arcsec^2 かつ diameter d27 ≥ 10 arcsec）。
• GALFITによる2D Sérsicモデリングで銀河の構造パラメータを導出。
• クラスタ中心および会合銀河に対する放射状分布と向きの分析。
• g'−r' および r'−i' 色を用いたLSB矮星とUDGの比較。
• FornaxのLSB特性を他環境のLSBと比較（例：Centaurus group）。
• データ処理には専用の背景 subtraction、照明補正、アーティファクトマスキングを含む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Do UDGs form a continuum with the dwarf LSB population in Fornax?
• RQ2 What are the colors, sizes, and Sérsic profiles of Fornax LSB dwarfs and UDGs and how do they compare to other environments?
• RQ3 How does the radial distribution and cluster-centric concentration of LSB dwarfs differ from higher surface brightness galaxies?
• RQ4 Are the largest UDGs preferentially elongated or tidally disturbed, and what does this imply for their origin?

主な発見

• 最終サンプルは205銀河：196個のLSB矮星（Re < 1.5 kpc）と9個のUDGs（Re ≥ 1.5 kpc）。
• UDGsは同じ発光度のLSB矮星と同様の g′−r′ 色を示す。
• 最大のUDGs（Re ≥ 3 kpc）は他のLSB銀河よりも長く延び、細長い傾向がある。
• 小さめのUDGsはLSB矮星と比べて実効半径がわずかに大きい点が主な相違。
• ForanxのUDGsと他環境のUDGsの構造パラメータに顕著な違いは認められない。
• フォルナックスの矮小LSB銀河はクラスタ中心に向かう濃度が低く、中心から180 kpc以内で数密度が低下する。
• Centaurus群のLSB矮星と比較すると、最小のLSB矮星は色・サイズ・Sérsicプロファイルが類似。一方Centaurusでは色が明るさが弱くなるにつれて青くなる傾向があり、質量低下と環境影響が要因と考えられる。