[논문 리뷰] An optical and H i study of the dwarf Local Group galaxy VV124 = UGC4879. A gas-poor dwarf with a stellar disk?

M. Bellazzini, G. Beccari외 9명|Zurich Open Repository and Archive (University of Zurich)|2010. 12. 16.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 92인용 수 19

한 줄 요약

이 연구는 고립된 국부군 소형은하 VV124=UGC4879의 깊은 광학적 볼록도 및 H i 전파 관측을 통해 확장된 별 구조가 디스크 형태를 띠며, 약 ~10⁶ M☉의 낮은 H i 질량을 가짐을 밝혀냈다. 이 은하는 가스가 부족한 편(가스 질량/빛의 등가광도 비율 M_HI/L_V = 0.11)이며, 거리는 1.3±0.1 Mpc이고, 별 집단은 오래된, 금속 농도가 낮은 별들로 구성되어 있어, 외부에서의 가스 탈리 없이 고립된 환경에서 진화한 고립된 디스크 은하의 퇴화 잔재일 가능성이 제기된다.

ABSTRACT

We present a detailed study of the dwarf galaxy VV124, recently recognized as a isolated member of the Local Group. We have obtained deep (r=26.5) wide-field g,r photometry of individual stars with the LBT under sub-arcsec seeing conditions. The Color-Magnitude Diagram suggests that the stellar content of the galaxy is dominated by an old, metal-poor population, with a significant metallicity spread. A very clean detection of the RGB tip allows us to derive an accurate distance of D=1.3 +/- 0.1 Mpc. Combining surface photometry with star counts, we are able to trace the surface brightness profile of VV124 out to ~ 5' = 1.9 kpc radius (where mu_r=30 mag/arcsec^2), showing that it is much more extended than previously believed. Moreover, the surface density map reveals the presence of two symmetric flattened wings emanating from the central elongated spheroid and aligned with its major axis, resembling a stellar disk seen nearly edge-on. We also present HI observations obtained with the WSRT, the first ever of this object. A total amount of 10^6 M_sun of HI gas is detected in VV124. Compared to the total luminosity, this gives a value of M_HI/L_V=0.11, which is particularly low for isolated Local Group dwarfs. The spatial distribution of the gas does not correlate with the observed stellar wings. The systemic velocity of the HI in the region superposed to the stellar main body of the galaxy is V_h=-25 km/s. The velocity field shows substructures typical of galaxies of this size but no sign of rotation. The HI spectra indicates the presence of a two-phase interstellar medium, again typical of many dwarf galaxies.

연구 동기 및 목표

• 깊은 광학 볼록도를 통해 VV124=UGC4879의 진짜 거리와 별 집단 성질을 규명하는 것.
• 이 은하가 특이한 고립 상태와 구조적 특징을 지닌 바에 있어, 별 디스크의 존재와 형태를 조사하는 것.
• VV124의 H i 함량과 운동을 측정하여 가스 함량과 진화 역사를 평가하는 것.
• VV124가 내부 과정만으로도 대규모 은하의 디스크 잔해가 되어 dSph 유사 시스템으로 전환된 고립된 고립 잔재인지 평가하는 것.
• 외부 탈리 메커니즘이 존재하지 않는 상황에서 낮은 H i 질량이 어떻게 발생했는지, 자외선 이온화와 피드백을 고려하여 기원을 탐색하는 것.

제안 방법

• 서브-초당 볼록도 조건에서 Large Binocular Telescope의 LBC 카메라를 사용해 개별 별의 깊은 g,r-대역 볼록도를 확보하였다.
• 거리 결정을 위한 적색거성지점(RGB)을 포함한 별 집단 분석을 위해 색-등급도도(CMD)를 구성하였다.
• 표면 밝기 및 별 수 계산 분석을 수행하여 약 1.9 kpc(5 arcmin)까지 표면 밝기 및 표면 밀도 프로파일을 추적하였다.
• Westerbork 합성 전파망원경(WSRT)을 사용해 중성수소 분포와 운동을 맵핑하는 H i 관측을 수행하였다.
• 정확한 거리 추정을 위해 적색거성지점(TRGB)의 등급을 사용하여 거리 D = 1.3 ± 0.1 Mpc를 유도하였다.
• H i 속도장과 스펙트럼 선형 프로파일을 분석하여 회전, 난류 및 이중상태의 간성 매질 존재 여부를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 VV124=UGC4879의 진짜 거리는 얼마이며, 국부군 내 분류에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 VV124는 분명히 해소된 별 디스크를 포함하고 있는가? 만약 그렇다면, 그 형태는 어떤 형성 역사를 시사하는가?
• RQ3 VV124의 총 H i 질량과 중성수소의 공간 분포는 무엇이며, 다른 고립된 국부군 소형 은하들과 비교해 보면 어떠한가?
• RQ4 VV124는 고립되어 있고 대규모 은하의 위성도 아니지만 왜 이렇게 가스가 부족한가(M_HI/L_V = 0.11)?
• RQ5 외부 탈리 없이도 자외선 이온화나 초신성 피드백과 같은 내부 과정이 관측된 가스 부족 현상을 설명할 수 있는가?

주요 결과

• 적색거성지점(TRGB) 방법을 통해 VV124의 거리가 정확히 D = 1.3 ± 0.1 Mpc로 측정되었다.
• 별 집단은 오래되고 금속 농도가 낮은 시스템으로 구성되어 있으며, 금속 농도의 상당한 분포가 관측되어 dSph 유사 시스템과 일치한다.
• 표면 밝기 프로파일은 약 1.9 kpc(5 arcmin)까지 연장되며, 이는 이전에 알려진 것보다 훨씬 더 확장된 별 시스템임을 시사한다.
• 표면 밀도 맵은 중심 구형구조의 주축과 정렬된 대칭적이고 평탄한 날개 두 개를 보여주며, 가능성이 있는 경사진 별 디스크를 암시한다.
• H i 관측에서 중성수소 약 ~10⁶ M☉가 검출되었으며, M_HI/L_V = 0.11로, 고립된 국부군 소형 은하로서는 매우 낮은 수준이다.
• H i 속도장은 회전의 흔적을 보이지 않으며, 구조적 비정상성과 이중상태의 간성 매질을 보여주어 저질량 소형 은하의 특성과 일치한다.