[論文レビュー] The influence of diffuse scattered light II. Observations of galaxy haloes and thick discs and hosts of BCGs

C. Sandín|arXiv (Cornell University)|Feb 25, 2015

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 94被引用数 31

ひとこと要約

本研究では、地上望遠鏡からの拡散散乱光が、らせん銀河（縁面および正面）やBCGの主星系、楕円銀河を含む多様な銀河タイプにおいて、表面輝度プロファイルおよび色プロファイルに、かすかなハローおよび厚いディスクを模倣することを示している。著者らは、径方向に広がったポイントスプレッド関数（PSF）を用いて、散乱光が大半の半径で人工的なハローおよび赤色過剰を生じることを示しており、多くの報告されたハローが物理的構造ではなく機器由来のアーティファクトである可能性を示唆している。

ABSTRACT

Studies of deep photometry of galaxies have presented discoveries of excess light in surface-brightness and colour profiles at large radii in the form of diffuse faint haloes and thick discs. In a majority of the cases, it has seemed necessary to use exotic stellar populations or alternative physical solutions to explain the excess. Few studies have carefully scrutinized the role of scattered light in this context. I explore the influence of scattered light on ground-based observations of haloes and thick discs around edge-on galaxies, haloes around face-on disc galaxies, host galaxies around blue compact galaxies (BCGs), and haloes around elliptical galaxies. Surface-brightness structures of all considered types of galaxies are modelled and analysed to compare scattered-light haloes and thick discs with measurements. I simulate the influence of scattered light and accurate sky subtraction on simplified Sérsic-type and face-on disc galaxy models. All galaxy models are convolved with both lower-limit and brighter point spread functions (PSFs); for a few galaxies it was possible to use dedicated PSFs. The results show bright scattered-light haloes and high amounts of red excess at large radii and faint surface brightnesses for nearly all types of galaxies; exceptions are the largest elliptical-type galaxies where the influence of scattered light is smaller. Studies have underestimated the role of scattered light to explain their surface-brightness profiles. My analysis shows surface-brightness profiles that include scattered light that are very similar to and overlap measurements at all radii. The derivation of physical properties of haloes, thick discs, and BCG hosts from diffuse data is misleading since accurate and radially extended PSFs are non-existent. Significantly improved analyses that include new measurements of PSFs are required to study diffuse haloes further.

研究の動機と目的

• 地上望遠鏡からの散乱光が、さまざまな銀河タイプ（縁面および正面のらせん銀河、BCGの主星系、楕円銀河など）の表面輝度プロファイルおよび色プロファイルに観測されたかすかなハローおよび厚いディスクを説明できるかどうかを調査すること。
• 現在のデータ還元手法、特にスカイ差し引きおよびPSFの正確性の限界が、真の物理的ハローを検出するのにおよぼす影響を評価すること。
• 多くの報告されたハローおよび色勾配が、実際には散乱光に起因する機器由来のアーティファクトである可能性を示すこと。
• 正確で径方向に広がったPSFが、物理的ハローと散乱光由来のハローを区別する上で不可欠であることを主張すること。
• 正確なPSF測定とモデル化を向上させることで、かすかな銀河構造の信頼できる解析を可能にするよう提言すること。

提案手法

• 縁面および正面の銀河、BCGの主星系、楕円銀河に対して、Sérsicおよびディスクプロファイルを用いて表面輝度プロファイルをモデル化する。
• 下限（King 1971）および明るいPSF（M02のV,0m；V,3m；i,0m；i,3m）を用いて、銀河モデルを畳み込み、散乱光の影響を模擬する。
• 利用可能な専用PSFを用い、複数のバンドパスで結果を比較することで、PSF依存の色の影響を評価する。
• 散乱光とスカイ差し引きの正確性の併存する影響を、半径方向の表面輝度および色プロファイルに分析する。
• モデル化されたプロファイルと既に発表された観測結果を比較し、散乱光が観測されたかすかな構造を再現できるかどうかを検証する。
• 散乱光が物理的信号を上回るようになる領域を特定することで、信頼できる測定の半径的範囲を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 地上望遠鏡からの散乱光が、どのような程度まで、さまざまな銀河タイプの表面輝度プロファイルに観測されたかすかなハローおよび厚いディスクを再現できるか。
• RQ2 PSFの形状および径方向拡張の違いが、深紫外・可視光測光において人工的ハローおよび色勾配の出現にどのように影響するか。
• RQ3 低表面輝度銀河および遠方銀河において、報告されたハローおよび色勾配が、なぜ物理的構造よりも散乱光に支配されていると考えられるか。
• RQ4 低表面輝度において真の物理的ハローを検出するうえで、スカイ差し引きおよびPSFの正確性の限界は何か。
• RQ5 外縁部における観測された赤色過剰は、物理的星族の変化ではなく、PSFに起因する色勾配によって説明できるか。

主な発見

• 散乱光は、縁面らせん銀河、正面ディスク、BCGの主星系、楕円銀河を含む、すべての銀河タイプにおいて、観測されたかすかなハローおよび厚いディスクとよく一致する表面輝度プロファイルを生じる。
• 散乱光の影響により、特にハロー領域で顕著な赤色過剰が生じ、物理的星族の変化を模倣するような人工的な色勾配が現れる。
• 正確なスカイ差し引きが行われても、散乱光が低表面輝度領域で支配的となり、正確で広がったPSFがなければ、物理的ハローと機器由来のアーティファクトを区別することは不可能である。
• 散乱光の影響を過小評価しないためには、PSFを観測構造の半径の1.5倍以上にまで拡張する必要がある。
• 現在の深紫外・可視光スカイリークエストは、PSFが明るすぎる上に十分に拡張されていないため、散乱光の影響が強化され、真の物理的ハローがさらに隠蔽されている。
• 正確で径方向に広がったPSFが測定され、使用されない限り、物理的ハローを検出できる唯一の信頼できる方法は、非対称な潮汐構造または近距離銀河の分解された星を介することである。