[논문 리뷰] DGSAT: Dwarf Galaxy Survey with Amateur Telescopes II. A catalogue of isolated nearby edge-on disk galaxies and the discovery of new low surface brightness systems

C. Henkel, Behnam Javanmardi외 3명|arXiv (Cornell University)|2017. 03. 15.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 55인용 수 11

한 줄 요약

이 연구는 약간의 환경적 영향을 받지 않은 고립된 근접한 테두리면이 있는 디스크 은하를 아마추어 천체망원경으로 관측하여 부두 질량과 위성 소형 은하 집단 간의 관계를 조사한다. 0.4m 망원경을 사용한 깊은 영상 분석을 통해 저표면 밝기(LSB) 은하 후보 13개(우주적으로 희박한 은하(UDG) 2개 포함)를 식별하였으며, 주 은하 및 가망적 위성의 정밀한 구조적 매개변수를 제공함으로써 $Ω$CDM 모델과 수정 중력 이론 간의 비교 검증이 가능해졌다.

ABSTRACT

The connection between the bulge mass or bulge luminosity in disk galaxies and the number, spatial and phase space distribution of associated dwarf galaxies is a discriminator between cosmological simulations related to galaxy formation in cold dark matter and generalized gravity models. Here, a nearby sample of isolated Milky Way class edge-on galaxies is introduced, to facilitate observational campaigns to detect the associated families of dwarf galaxies at low surface brightness. Three galaxy pairs with at least one of the targets being edge-on are also introduced. About 60% of the catalogued isolated galaxies contain bulges of different size, while the remaining objects appear to be bulge-less. Deep images of NGC 3669 (small bulge, with NGC 3625 at the edge of the image) and NGC 7814 (prominent bulge), obtained with a 0.4-m aperture, are also presented, resulting in the discovery of two new dwarf galaxy candidates, NGC3669-DGSAT-3 and NGC7814-DGSAT-7. Eleven additional low surface brightness galaxies are identified, previously notified with low quality measurement flags in the Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Integrated magnitudes, surface brightnesses, effective radii, Sersic indices, axis ratios, and projected distances to their putative major hosts are displayed. At least one of the galaxies, NGC3625-DGSAT-4, belongs with a surface brightness of approximately 26 mag per arcsec^2 and effective radius >1.5 kpc to the class of ultra-diffuse galaxies (UDGs). NGC3669-DGSAT-3, the galaxy with lowest surface brightness in our sample, may also be an UDG.

연구 동기 및 목표

• 환경적 오염이 최소한인 고립된 근접한 경사면 디스크 은하를 식별하여 위성 은하 분포를 연구하기 위해.
• 아마추어 천체망원경으로 획득한 깊은 영상 자료를 이용해 밀레니엄급 은하 주변의 저표면 밝기(LSB) 소형 은하를 탐지하기 위해.
• 위성 수, 공간 분포, 위상공간 집합성 분석을 통해 $\Lambda$CDM 모델과 대체 중력 이론의 예측을 검증하기 위해.
• 부두 질량-광도 관계가 위성 수와 상관관계가 있는지 분석하여 천체역학 시뮬레이션과 수정 중력 이론 간의 판별 기준을 마련하기 위해.
• 미래의 깊은 후속 관측 설문 조사에 적합한 고해상도, 저노이즈 LSB 은하 샘플을 제공하기 위해.

제안 방법

• 고립된 근접한 경사면 디스크 은하 12개에 대해 0.4m 조리개 망원경을 사용해 깊은 영상 촬영을 수행하여 높은 동적 범위와 낮은 배경 노이즈를 확보하였다.
• 광학적 및 구조적 분석을 적용하여 주 은하 및 LSB 후보의 효과적 반경, Sersic 지수, 표면 밝기, 절대 등급을 유도하였다.
• 투영 거리, 표면 밝기, Sersic 지수를 기반으로 LSB 후보를 가망적 주 은하와 연관지었다.
• SDSS 데이터와의 교차 확인을 통해 이전에 저품질 측정으로 기록된 11개의 검출 결과를 확인된 LSB 시스템으로 재분류하였다.
• 표면 밝기와 효과적 반경 기반으로 분류하여 두 개의 UDG(NGC 3625–DGSAT–4 및 NGC 3669–DGSAT–3)를 식별하였으며, $\mu_r \approx 26$ mag arcsec$^{-2}$ 이고 $R_e > 1.5$ kpc 였다.
• 광도, 효과적 반경, 표면 밝기 간의 통계적 상관관계를 적용하여 주-위성 간 연관성의 타당성을 검증하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고립된 근접한 경사면 디스크 은하가 $\Lambda$CDM 모델 또는 수정 중력 이론의 예측과 일치하는 위성 집단을 보유하고 있는가?
• RQ2 아마추어 수준의 망원경을 사용한 밀레니엄급 주 은하의 깊은 영상에서 저표면 밝기 소형 은하를 신뢰성 있게 탐지할 수 있는가?
• RQ3 고립된 시스템에서 부두 질량/광도와 관련된 위성 수 간에 상관관계가 존재하는가?
• RQ4 탐지된 LSB 은하의 구조적 매개변수(효과적 반경, Sersic 지수, 표면 밝기)가 알려진 국부군 소형 은하 및 초희박 은하와 일치하는가?
• RQ5 가망적 주 은하 주변에서 LSB 은하의 공간적 및 위상공간 분포는 비대칭성 또는 평면 배열의 흔적을 보이는가?

주요 결과

• 이 조사에서 두 개의 새로운 소형 은하 후보(NgC 3669–DGSAT–3 및 NGC 7814–DGSAT–7)를 발견하였으며, 그 중 NGC 3669–DGSAT–3는 샘플 내에서 가장 낮은 표면 밝기를 보였다($\mu_r \approx 26$ mag arcsec$^{-2}$).
• 기존에 스ローン 디지털 스카이 서베이(SDSS)에서 저품질 측정으로 기록된 11개의 추가 저표면 밝기 은하가 확인되었다.
• NGC 3625–DGSAT–4는 $\mu_r \approx 26$ mag arcsec$^{-2}$ 이고 효과적 반경 $R_e > 1.5$ kpc를 보이며 초희박 은하(UDG)로 분류되었다.
• NGC 3669–DGSAT–3는 매우 낮은 표면 밝기를 보이며 UDG일 가능성이 높지만, 효과적 반경에 대한 불확실성이 존재한다.
• 샘플에는 12개의 고립된 경사면 주 은하와 3개의 은하 쌍이 포함되어 있으며, NGC 3669(작은 부두)에는 4개의 위성 후보, NGC 7814(두드러진 부두)에는 7개의 위성 후보가 있었다.
• 탐지된 LSB 은하의 광도, 효과적 반경, 표면 밝기 간의 구조적 상관관계는 국부군 소형 은하의 특성과 일치하여, 이들이 가망적 주 은하와의 연관성이 있음을 지지한다.