[논문 리뷰] Deep Surface Brightness Profiles of Spiral Galaxies from SDSS Stripe82: Touching Stellar Halos

Judit Bakos, Ignacio Trujillo|arXiv (Cornell University)|2012. 04. 13.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 2인용 수 18

한 줄 요약

SDSS Stripe82의 깊은 영상(μr′ ≈ 30 mag arcsec⁻²)을 활용해 이 연구는 저형 나설파라미터의 별 허브가 ~28 mag arcsec⁻²를 초과하는 디스크 빛 분포를 부드럽게 연장함을 밝혀내었으며, 이는 전통적인 유형 III 프로파일 분류에 도전한다. 허브 기여도(총 빛의 1–5%, 병합 중인 경우 최대 10%)는 이전에 잘못 분류된 유형 III 프로파일을 설명하며, 일부 허브에서 매우 빨간색((g′−r′ > 1) 색깔은 하향형 초기 질량 함수를 시사한다.

ABSTRACT

Using SDSS Stripe82 data we have obtained deep radial surface brightness profiles of 7 face-on to intermediate inclined late-type spirals down to \sim 30 mag arcsec^-2 in the r'-band. We do not find any evidence for a sharp cut-off of the light distribution of the disks but a smooth continuation into the stellar halos of galaxies. Stellar halos start to affect the surface brightness profiles of the galaxies at \sim 28 mag arcsec^-2, and at a radial distance of \sim 4-10 inner scale-lengths. We find that the light contribution from the stellar halo could be responsible of previous classification of surface brightness profiles as Type III in late-type galaxies. In order to estimate the contribution of the stellar halo light to the total galaxy light, we carried out a Bulge/Disk/Stellar Halo decomposition by simoultaneously fitting all components. The light contribution of the halo to the total galaxy light varies from ~ 1% to ~ 5%, but in case of ongoing mergers, the halo light fraction can be as high as ~ 10%, independently of the luminosities of the galaxies. We have also explored the integrated (g'-r') color of the stellar halo of our galaxies. We find (g'-r') colors ranging from ~ 0.4 to ~ 1.2. By confronting these colors with model predictions, we encounter problems to fit our very red colors onto stellar population grids with conventional IMFs. Very red halo colors can be attributed to stellar populations dominated by very low mass stars of low to intermediate metallicity produced by bottom-heavy IMFs.

연구 동기 및 목표

• 깊은 광도 측정을 통해 저형 나선파라미터의 희미한 외부 디스크 및 별 허브의 구조와 별 집단을 조사하기 위해.
• 별 허브가 저형 나선파라미터에서 관측된 유형 III 표면 밝기 프로파일의 원인인지 확인하기 위해.
• 별 허브가 총 은하 빛에 기여하는 비율과 그 광도 및 집단 성질을 평가하기 위해.
• 별 허브에서 관측된 매우 빨간색((g′−r′) 색깔의 기원과 초기 질량 함수(IMF) 변화에 대한 함의를 탐색하기 위해.
• 최근 상호작용이 허브 빛 기여도와 프로파일 형태에 미치는 영향을 검토하기 위해.

제안 방법

• SDSS Stripe82에서 깊은 r′-대역 영상을 확보하여 표면 밝기 수준 ~30 mag arcsec⁻²에 도달함.
• 7개의 면대형에서 중간 기울기까지의 저형 나선파라미터에 대해 공액된 스택된 데이터를 사용해 깊은 반경 방향 표면 밝기 프로파일을 구축함.
• 벌레/디스크/별 허브의 동시에 광도 분해를 수행하여 구성 요소를 분리하고 빛 기여도를 정량화함.
• 별 허브의 통합 (g′−r′) 색깔을 측정하고 MILES SSP 모델과 비교함.
• 색깔 프로파일과 구조적 분해를 사용해 브레이크 형태 기반으로 은하를 유형 I, II, 또는 III로 분류함.
• 최근 상호작용이 허브 빛 기여도와 프로파일 형태에 미치는 영향을 분석하며, 별의 흐름과 같은 tidal 특징을 식별함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 저형 나선파라미터에서 관측된 유형 III 표면 밝기 프로파일에 별 허브가 어느 정도 기여하는가?
• RQ2 별 허브의 총 은하 빛 대비 기여도 비율은 얼마이며, 은하의 상호작용 역사에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ3 왜 일부 별 허브는 표준 별 집단 모델과는 조화되지 않는 매우 빨간색((g′−r′ > 1) 색깔을 보이는가?
• RQ4 하향형 초기 질량 함수가 저형 나선파라미터의 별 허브에서 관측된 빨간색 색깔을 설명할 수 있는가?
• RQ5 깊은 표면 밝기 프로파일은 외부 디스크와 허브의 진정한 구조를 어떻게 드러내며, 은하 형성 모델에 어떤 함의를 갖는가?

주요 결과

• 별 허브는 일반적으로 디스크 스케일 길이의 4–10배 이상에서 μr′ ≈ 28 mag arcsec⁻²에서 표면 밝기 프로파일에 영향을 미치기 시작한다.
• 별 허브가 총 은하 빛에 기여하는 비율은 약 1%에서 약 5%이며, 지속 중인 병합이 있는 은하에서는 약 10%로 증가한다.
• 유형 III 표면 밝기 프로파일은 주로 별 허브의 존재에 의해 설명되며, 내재된 디스크 브레이크가 아니라, 이는 이전의 분류에 도전한다.
• 매우 빨간색((g′−r′ > 1) 색깔의 허브 색깔이 관측되었으며, 이는 전통적인 별 집단 모델과 일반적인 IMF를 사용할 경우 재현할 수 없다.
• 이러한 빨간색 색깔은 매우 낮은 질량의 별이 하향형 초기 질량 함수에 의해 형성된 별 집단에 의해 가장 잘 설명된다.
• NGC 1068에서 거대한 별의 흐름과 희미한 위성(Mr′ ≈ -14)을 감지하여 최근 또는 지속 중인 상호작용 활동을 시사한다.