[논문 리뷰] Early-type galaxies in the SDSS

Mariangela Bernardi, Sheth, R. K.외 29명|arXiv (Cornell University)|2001. 10. 15.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 슬론 디지털 스카이 서베이(SDSS)의 거의 9,000개의 초기형은하를 분석하여 그들의 척도관계, 진화 및 별집단 특성을 규명한다. 형태학적 및 스펙트럼적 선택 기준을 사용하여, 빛의 세기, 크기, 속도 분산 및 색깔이 상호 강하게 상관됨을 발견하였으며, 기본 평면과 별집단 모델은 약 90억 년 전부터 수동적 진화를 겪어온 것으로 나타나, 여러 파장 대역과 환경에 걸쳐 일관되게 나타난다.

ABSTRACT

A sample of nearly 9000 early-type galaxies, in the redshift range 0.01

연구 동기 및 목표

• SDSS의 초기형은하의 척도관계(빛의 세기, 크기, 속도 분산, 색깔)를 규명하는 것.
• 우주의 시간에 따른 이러한 은하의 진화를 정량화하여 진정한 물리적 진화와 관측 선택 효과를 구분하는 것.
• 공통 스펙트럼을 사용하여 속도 분산과 적색편이에 따른 화학 농도와 스펙트럼 특징의 의존성을 조사하는 것.
• 환경 밀도가 초기형은하의 구조적, 광학적 또는 별집단 특성에 영향을 미치는지 평가하는 것.
• 관측된 경향이 약 90억 년 전에 형성된 단일 폭발 별집단 모델과 수동적 진화와 일관되는지 테스트하는 것.

제안 방법

• 0.01 ≤ z ≤ 0.3 범위 내에서 형태학적 및 스펙트럼 기준을 사용해 SDSS에서 초기형은하를 선별하였다.
• SDSS 필터에서 빛의 세기(L), 효율 반경(R), 표면 밝기(I), 속도 분산(σ), 색깔(g*, r*, i*, z*)를 측정하였다.
• 측정 편향을 보정하기 위해 모의 카탈로그를 사용하여 척도관계 및 피팅 기법의 편향을 모델링하였다.
• 유사한 σ, 빛의 세기, 크기, 적색편이 및 환경 조건을 가진 은하의 스펙트럼을 공통화하여 고신호대노이즈 복합 스펙트럼을 생성하였다.
• 기본 평면: R ∝ σ^1.49 ± 0.05 × I^−0.75 ± 0.01을 피팅하고, L ∝ σ^3.91 ± 0.20 및 L ∝ R^1.58 ± 0.06를 유도하였다.
• 관측된 선강도 지수(Hβ, Mg2, Mg b, ⟨Fe⟩)를 단일 폭발 별집단 모델(Worthey 1994 등)과 비교하여 연령과 금속도 진화를 추론하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SDSS 적색편이 범위 전역에서 초기형은하에서 빛의 세기, 크기, 속도 분산 및 색깔은 어떻게 상관되는가?
• RQ2 기본 평면 및 척도관계에서 관측된 경향이 진정한 물리적 진화인지 선택 효과인지 어느 정도 반영하는가?
• RQ3 화학 농도(Mg2, Mg b, ⟨Fe⟩, Hβ)는 속도 분산과 적색편이에 어떻게 상관되며, 형성 시기에는 어떤 의미를 갖는가?
• RQ4 은하 특성에 환경(공원 대비 은하단절)의 영향이 뚜렷한가? 만약 그렇다면 관측된 관계에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 빛의 세기와 색깔의 관측된 진화는 약 90억 년 전에 형성된 수동적 진화 별집단과 일관되는가?

주요 결과

• 기본 평면 관계는 R ∝ σ^1.49 ± 0.05 × I^−0.75 ± 0.01이며, g*, r*, i*, z* 대역에서 일관된 척도를 보인다.
• 빛의 세기는 속도 분산과 L ∝ σ^3.91 ± 0.20 관계를, 크기와 L ∝ R^1.58 ± 0.06 관계를 보이며, 강한 구조적 및 천체역학적 상관관계를 나타낸다.
• 고정된 빛의 세기에서 질량-광도 비율은 M/L ∝ L^0.14 ± 0.02이며, 고정된 질량에서 M/L ∝ M^0.22 ± 0.05로 나타나, 약간의 질량-광도 진화가 있음을 시사한다.
• 고정된 속도 분산에서 고적색편이 은하군(z ≈ 0.2)은 국소 은하군보다 더 파랑이며, Mg2는 더 약하고 Hβ 흡수는 더 강하다. 이는 약 20억 년 어린 연령을 시사한다.
• 화학 농도 경향은 Hβ ∝ σ^−0.25 ± 0.02, Mg2 ∝ σ^0.18 ± 0.02, Mg b ∝ σ^0.28 ± 0.02, ⟨Fe⟩ ∝ σ^0.10 ± 0.03로 나타나, 더 질량이 큰 은하에서 더 높은 금속도를 가짐을 나타낸다.
• 색깔과 스펙트럼 특징의 진화는 약 90억 년 전에 별의 대부분이 형성된 수동적 진화 별집단과 일관되며, 스펙트럼이나 색깔-등급관계에 환경적 영향이 없음을 나타낸다.