[論文レビュー] The Opacity of Spiral Galaxy Disks VI: Extinction, stellar light and color

Benne W. Holwerda, R. A. González+2 more|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Sep 15, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 35被引用数 24

ひとこと要約

本研究では、ハッブル宇宙望遠鏡の画像における背景銀河のカウントを通じて、スパイラル銀河ディスクにおけるチリの消光を合成フィールド法（SFM）で測定し、消光を星の表面密度と近赤外色に関連付ける。その結果、消光はディスク表面密度が高くなるにつれて増加し、特にスパイラルアームで顕著である一方で、近赤外色とは強く相関しないことが判明。また、チリのスケール長は星光のそれより大きいことが示され、動力学的モデルにおける定常的なM/L比の使用を疑問視するものとなった。

ABSTRACT

In this paper we explore the relation between dust extinction and stellar light distribution in disks of spiral galaxies. Extinction influences our dynamical and photometric perception of disks, since it can distort our measurement of the contribution of the stellar component. To characterize the total extinction by a foreground disk, Gonzalez et al. (1998) proposed the ``Synthetic Field Method'' (SFM), which uses the calibrated number of distant galaxies seen through the foreground disk as a direct indication of extinction. The method is described in Gonzalez et al. (1998) and Holwerda et al. (2005a). To obtain good statistics, the method was applied to a set of HST/WFPC2 fields Holwerda et al. (2005b) and radial extinction profiles were derived, based on these counts. In the present paper, we explore the relation of opacity with surface brightness or color from 2MASS images, as well as the relation between the scalelengths for extinction and light in the I band. We find that there is indeed a relation between the opacity (A_I) and the surface brightness, particularly at the higher surface brightnesses. No strong relation between near infrared (H-J, H-K) color and opacity is found. The scalelengths of the extinction are uncertain for individual galaxies but seem to indicate that the dust distribution is much more extended than the stellar light. The results from the distant galaxy counts are also compared to the reddening derived from the Cepheids light-curves Freedman et al. (2001). The extinction values are consistent, provided the selection effect against Cepheids with higher values of A_I is taken into account. The implications from these relations for disk photometry, M/L conversion and galaxy dynamical modeling are briefly discussed.

研究の動機と目的

• スパイラル銀河ディスクにおけるチリの消光と星の光分布の関係を調査すること。
• チリの消光が、特に質量対光度（M/L）比推定に与える影響を、光度的および動力学的測定に及ぼす影響を評価すること。
• 合成フィールド法（SFM）が、セフェイドの赤端法と比較して一貫性のある消光測定を提供するかを検証すること。
• 近赤外色がチリの透過率に関連するかどうかを評価し、M/Lの補正に与える影響を検討すること。
• 星光とチリの消光のスケール長を比較し、チリの指数的ディスクモデルの妥当性を評価すること。

提案手法

• ハッブル宇宙望遠鏡/WFPC2画像を用いて、スパイラルディスク領域の背後に位置する背景銀河のカウントに合成フィールド法（SFM）を適用する。
• 検出された背景銀河の数を、前処理されたディスクの混雑と混同を補正した上で、全チリ消光（A_I）の代理指標として用いる。
• SFMで得られた消光と2MASSの近赤外光度測定値を組み合わせ、表面密度と色の関係を分析する。
• Iバンド画像から得られた星光のスケール長と消光プロファイルを比較し、構造的差異を評価する。
• 選択効果を考慮した上で、Freedmanら（2001）のセフェイド赤端法による測定とSFM結果を照合する。
• スパイラルアームとディスク領域を別々に分析し、消光－表面密度関係における空間的変動を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スパイラル銀河ディスクにおけるチリの消光は、星の表面密度とどのように相関するか？
• RQ2 前処理されたディスクの近赤外色（H-J、H-K）とチリの透過率の間に測定可能な関係があるか？
• RQ3 Iバンドにおける星光とチリの消光のスケール長は顕著に異なるか？ そしてこれはディスク構造モデルにどのような含意をもたらすか？
• RQ4 SFMで得られた消光値は、セフェイド光曲線から得られた値とどのように比較できるか？ また、選択効果はどのような役割を果たすか？
• RQ5 観測された消光－表面密度関係は、動力学的モデルにおける定常的質量対光度比の仮定をどの程度覆すか？

主な発見

• チリの消光（A_I）は、ディスク表面密度が高くなるにつれて増加し、特にスパイラルアームで顕著である。これは、これらの領域に高いチリ密度が存在することを示唆している。
• 近赤外色（H-J、H-K）とチリの透過率との間に強い相関は認められず、近赤外色のみではスパイラルディスクにおける消光を信頼できる指標として用いることはできないと示唆している。
• チリの消光のスケール長は、Iバンドにおける星光のそれよりも顕著に大きい。これは、チリがより広がった分布を示しており、チリの指数的ディスクモデルの使用を疑問視するものである。
• 選択効果（高消光セフェイドの除外）を考慮した上で、SFMで得られた消光値は、セフェイドベースの赤端法推定値と整合的である。
• 表面密度と消光の関係が観測されたことから、動力学的モデルにおける定常的M/L比の仮定は、特に高表面密度領域では現実的ではないと示唆される。
• 消光のグレー挙動（遠方銀河が低消光ラインオブサイトに優先して観測される）が、近赤外色との弱い相関を説明し、背景カウントを信頼できる消光プローブとして支持する。