[論文レビュー] The StEllar Counterparts of COmpact high velocity clouds (SECCO) survey. II. Sensitivity of the survey and an Atlas of Synthetic Dwarf Galaxies

G. Beccari, M. Bellazzini+6 more|CINECA IRIS Institutial research information system (University of Pisa)|Apr 11, 2016

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 52被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、大型二眼望遠鏡を用いた深宇宙画像撮影を用いて、コンパクトで高速な高密度雲（UCHVCs）の微弱で低表面輝度な星々の対応物を検出するSECCO調査の感度を評価している。古く金属量が低い星族を持つ合成矮星系をシミュレートし、2.5 Mpcまでの距離でμ_V,h ≈ 27.5 mag/arcsec²まで検出限界を達成することを示しており、超微弱でガスを多く含む矮星系の検出に高い感度を持つことを確認している。また、Virgo銀河団内の既知のdSphsが検出されたことから、調査の能力を検証している。

ABSTRACT

SECCO is a survey devoted to the search for stellar counterparts within Ultra Compact High Velocity Clouds. In this contribution we present the results of a set of simulations aimed at the quantitative estimate of the sensitivity of the survey as a function of the total luminosity, size and distance of the stellar systems we are looking for. For all our synthetic galaxies we assumed an exponential surface brightness profile and an old and metal-poor population. The synthetic galaxies are simulated both on the images and on the photometric catalogs, taking into account all the observational effects. In the fields where the available observational material is of the top quality we detect synthetic galaxies as >=5 sigma over-densities of resolved stars down to muV,h=30.0 mag/arcsec2, for D<=1.5 Mpc, and down to muV,h~29.5 mag/arcsec2, for D<=2.5 Mpc. In the field with the worst observational material of the whole survey we detect synthetic galaxies with muV,h<=28.8 mag/arcsec2 out to D<=1.0 Mpc, and those with muV,h<=27.5 mag/arcsec2 out to D<=2.5 Mpc. Dwarf galaxies with MV=-10, with sizes in the range spanned by known dwarfs, are detected by visual inspection of the images up to D=5 Mpc independently of the image quality. In the best quality images dwarfs are partially resolved into stars up to D=3.0 Mpc, and completely unresolved at D=5 Mpc. As an independent test of the sensitivity of our images to low surface brightness galaxies we report on the detection of several dwarf spheroidal galaxies probably located in the Virgo cluster with MV<=-8.0 and muV,h<=26.8 mag/arcsec2. The nature of the previously discovered SECCO 1 stellar system, also likely located in the Virgo cluster, is re-discussed in comparison with these dwarfs. While specific for the SECCO survey, our study may also provide general guidelines for detection of faint stellar systems with 8m class telescopes.

研究の動機と目的

• コンパクトで高速な高密度雲（UCHVCs）に関連する微弱で低表面輝度な星系のSECCO調査における感度を定量化すること。
• 指数的表面輝度プロファイルと古く金属量が低い星族を持つ現実的な性質を持つ合成矮星系をシミュレートし、さまざまな距離と明るさの範囲で検出限界をテストすること。
• 観測条件（画像品質、露出時間）が微弱な星の集積の検出可能性に与える影響を評価すること。
• ベンチマークとして、Virgo銀河団内の既知の微弱なdSphsの検出を通じて、調査の感度を検証すること。
• 8mクラス望遠鏡を用いた深宇宙画像撮影と光度カタログを用いた微弱星系の検出に関する一般的なガイドラインを提供すること。

提案手法

• さまざまな合計Vバンド等級、サイズ、距離を持つ、指数的表面輝度プロファイルと古く金属量が低い星族を持つ合成矮星系をシミュレートした。
• 観測全般の影響（見かけの広がり、背景ノイズ、光度ゼロポイント誤差など）を考慮して、実画像および光度カタログに合成銀河を挿入した。
• 表面輝度（μ_V,h）における検出限界を、5σの有意水準を用いて距離および画像品質の関数として定義した。
• 画像の深さと見かけの広がりに基づいて、調査フィールドを高品質、中品質、低品質に分類し、それぞれの分類ごとに検出閾値を別々に計算した。
• 距離を徐々に増やしながら（最大5 Mpcまで）、画像の視認性と矮星系の検出可能性を評価するために視覚的点検を実施した。
• 既知のVirgo銀河団dSphs（MV < -8.0、μ_V,h < 26.8 mag/arcsec²）と調査結果を照合し、感度の検証と検出能力の確認を行った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SECCO調査において、さまざまな距離および画像品質条件下で、合成矮星系の最小検出可能表面輝度（μ_V,h）はどの程度か？
• RQ2 MV = -10.0 の実際の未分解矮星系は、SECCO画像の視覚的点検によってどの距離まで検出可能か？
• RQ3 画像品質が、深宇宙画像調査における微弱星の集積の検出閾値にどのように影響するか？
• RQ4 SECCO調査は、Virgo銀河団内の既知の微弱dSphsを検出可能か？ そして、これは超微弱でガスを多く含む矮星系の検出感度に何を示唆するか？
• RQ5 UCHVCsにおける星々の対応物が検出されなかったことから、関連する星系の星質量とHI質量比（M_HI/M_*）にどのような制限が課されるか？

主な発見

• 最高品質のSECCOフィールド（調査全体の約36％）では、距離が1.5 Mpc未満の場合、μ_V,h ≈ 30.0 mag/arcsec²まで、2.5 Mpc未満ではμ_V,h ≈ 29.5 mag/arcsec²まで、合成銀河が≥5σの過密度として検出可能である。
• 最悪品質のフィールドでも、距離が1.0 Mpc未満ではμ_V,h ≤ 28.8 mag/arcsec²、2.5 Mpc未満ではμ_V,h ≤ 27.5 mag/arcsec²の銀河は検出可能である。
• MV = -10.0 で一般的なサイズを持つ矮星系は、画像品質にかかわらず、視覚的点検によって最大5 Mpcまでの距離で検出可能である。
• 最高品質の画像では、3.0 Mpcまで矮星系が部分的に星に分解され、5.0 Mpcでは完全に未分解である。
• MV < -8.0 かつ μ_V,h < 26.8 mag/arcsec² の既知の微弱dSphsが、Virgo銀河団で正常に検出された。これは、低表面輝度星系に対する感度が確認されたことを示している。
• UCHVCsにおける星々の対応物が検出されなかったことから、関連する星系ではM_HI/M_* ≥ 10であると推定され、これは極めて金属量が低い銀河（XMPs）に特徴的なものであり、未検出のままのガスを多く含み星が少ない矮星系が存在する可能性を示唆している。