[논문 리뷰] Galaxy peculiar velocities in the Zone of Avoidance

Khaled Said, R. C. Kraan‐Korteweg외 1명|arXiv (Cornell University)|2014. 10. 11.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 2인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 깊은 HI 및 NIR 광도 데이터를 기반으로 校정된 새로운 근적외선 Tully-Fisher 관계를 제시하여 먼지 흡수로 인한 제한을 극복하고, 회피 영역(ZoA) 내 은하의 특이 속도를 측정한다. HI Parkes Deep ZoA 및 2MASX Redshift ZoA 설문 조사 자료를 이용해 남반구 ZoA 내 120개의 밝고 기울인 나선은하에 대해 정확한 거리와 특이 속도를 유도하였으며, 2500 km/s에 이르는 속도로 거대 추력자로의 유입이 명확히 드러나고, 관측 한계 내에서 초기 거대 추력자 모델을 검증한다.

ABSTRACT

Dust extinction and stellar confusion of the Milky Way hinder the detection of galaxies at low Galactic latitude, creating the so-called Zone of Avoidance (ZoA). This has hampered our understanding of the local dynamics, cosmic flow fields and the origin of the Cosmic Microwave Background dipole. The ZoA ($|b| \le 5^\circ$) is also excluded from the "whole-sky" Two Micron All-Sky Survey (2MASS) Redshift Survey (2MRS) and 2MASS Tully-Fisher Survey (2MTF). The latter aims to provide distances and peculiar velocities for all bright inclined 2MASS galaxies with $K_s^o$ $\leq 11\hbox{$.\!\!^{ m m}$}25$. Correspondingly, knowledge about the density distribution in the ZoA remains limited to statistical interpolations. To improve on this bias we pursued two different surveys to fill in the southern and northern ZoA. These data will allow a direct measurement of galaxy peculiar velocities. In this paper we will present a newly derived optimized Tully-Fisher (TF) relation that allow accurate measures of galaxy distances and peculiar velocities for dust-obscured galaxies. We discuss further corrections for magnitudes and biases and present some preliminary results on flow fields in the southern ZoA.

연구 동기 및 목표

• 먼지 흡수 및 항성 혼동으로 인해 기존의 광학 및 근적외선 설문 조사가 회피 영역(ZoA)에서 제한을 받는 문제를 해결하기 위해.
• 최근 校정된 근적외선 Tully-Fisher 관계를 사용하여 ZoA 내 은하의 정확한 특이 속도를 측정하기 위해.
• Parkes 및 Nançay 전자망원경에서의 HI 적색이동 자료와 IRSF 전자망원경에서의 깊은 NIR 광도 자료를 융합하여 남반구 ZoA의 관측 격차를 메우기 위해.
• 이 연구의 자료를 2MTF 설문 조사와 통합하여 완전한 전천 특이 속도 설문 조사를 가능하게 하기 위해.
• 특히 거대 추력자의 영향이 국소 우주 흐름에 미치는 영향을 고려한 천체물리 모델을 시험하기 위해.

제안 방법

• 회피 영역 내 은하 탐지에 불투명한 HI 설문 조사(HIZoA 및 2MASX Redshift ZoA)를 활용하여 흡수 및 혼동 문제를 피하기 위해.
• IRSF 1.4m 전자망원경을 사용해 J, H, Ks 대역 광도 측정을 수행하여 Tully-Fisher 관계에 필요한 정확한 등급을 확보하기 위해.
• 888개의 은하를 사용하여 보정된 이소포탈 등급과 기울기 및 흡수 보정을 적용한 새로운 근적외선 Tully-Fisher 기준 관계를 校정하기 위해.
• TF 거리로부터 유도된 허블 흐름 속도와 관측된 적색이동 속도의 차이로 특이 속도를 유도하며, 등급, 폭, 내재 산란 오차의 제곱합을 통한 오차 전파를 적용하기 위해.
• 은하의 색상으로 구분된 은하와 거대 추력자 중심을 기준으로 하여 천구 경도 및 후퇴 속도에 따라 속도장을 보간하여 특이 속도 흐름장도를 구성하기 위해.
• v_A = 535 km/s, d_A = 4844 km/s, c_A = 1430 km/s, n_A = 1.7의 매개변수를 사용하여 관측된 특이 속도를 Faber & Burstein의 거대 추력자 모델과 비교하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 먼지 흡수로 인해 회피 영역 내 특이 속도 측정이 어려운 상황에서도 근적외선 Tully-Fisher 관계를 효과적으로 校정하여 측정할 수 있는가?
• RQ2 남반구 ZoA 내 관측된 특이 속도는 거대 추력자로의 예측된 유입 패tern을 어느 정도 확인하는가?
• RQ3 ZoA 내에서 적색이동이 증가함에 따라 특이 속도 오차와 표본 완전성은 어떻게 변화하는가?
• RQ4 ZoA 내에서 HI로 탐지된 은하를 포함함으로써 전천 우주 흐름 모델의 정확도가 향상되는가?
• RQ5 단일 거대 추력자 모델은 남반구 ZoA 내 관측된 특이 속도 자료와 얼마나 잘 맞는가?

주요 결과

• 남반구 ZoA 내 120개의 밝고 기울인 나선은하에 대해 특이 속도를 성공적으로 측정하였으며, 대부분의 값은 |v_pec| ≤ 1000 km/s 범위에 있으며, 이격된 값은 |v_pec| ≤ 2500 km/s에 이르렀다.
• 특이 속도 지도는 거대 추력자로의 명확한 유입 패턴을 보이며, Faber & Burstein 모델과 일치한다. 특히 GA 영역 내에서 log W > 2.3 및 기울기 i < 0.5를 만족하는 은하에서 두드러지게 나타난다.
• 거대 추력자로의 뒷면 유입과 더 먼 Shapley 집합체를 더 잘 탐색하기 위해 v_obs ≤ 9000 km/s까지 표본을 확장하였다.
• 특이 속도 오차는 일반적으로 수백 km/s 수준이며, 거리가 멀어지면서 표본 수가 줄어들고 적색이동이 증가함에 따라 증가한다.
• 등급 보정 및 흡수, 기울기 보정을 적용한 새로운 Tully-Fisher 관계는 ZoA 내에서 견고한 거리 및 속도 측정을 가능하게 한다.
• 이 자료를 2MTF 설문 조사와 융합하면, 첫 번째 완전한 전천 특이 속도 설문 조사가 가능해지며, 이는 우주 흐름 모델링을 크게 향상시킬 것이다.