[논문 리뷰] Integral Field Spectroscopy of a sample of nearby galaxies. I. Sample, Observations and Data Reduction

E. Mármol-Queraltó, S. F. Sánchez외 7명|LA Referencia (Red Federada de Repositorios Institucionales de Publicaciones Científicas)|2011. 06. 21.

Spectroscopy and Laser Applications참고 문헌 51인용 수 20

한 줄 요약

이 논문은 칼라호 조망대의 3.5m 망원경에 장착된 PPAK IFU를 사용하여 48개의 근접은하에 대한 통합장역분광법(IFS) 조사 결과를 제시한다. 이는 3700–7000 Å 범위에서 저해상도 및 중해상도 모드로 촬영된 자료이며, 자동화된 데이터 감축 파이pline과 분리 방법을 개발하여 공간적으로 분해된 항성 및 이온화 기체 성질을 도출하였다. 중앙 및 통합 스펙트럼이 서로 다른 물리적 해석을 제공하는 것으로 입증되었으며, SDSS 데이터와의 비교에서 높은 일致성을 보였다.

ABSTRACT

Aims: Integral Field Spectroscopy (IFS) is a powerful approach for the study of nearby galaxies since it enables a detailed analysis of their resolved physical properties. Here we present the sample of nearby galaxies selected to exploit the two dimensional information provided by the IFS. Methods: We observed a sample of 48 galaxies from the Local Universe with the PPAK Integral Field Spectroscopy unit (IFU), of the PMAS spectrograph, mounted at the 3.5m telescope at Calar Alto Observatory (Almeria, Spain). Two different setups were used during these studies (low -V300- and medium -V600- resolution mode) covering a spectral range of around 3700-7000 Angs. We developed a full automatic pipeline for the data reduction, that includes an analysis of the quality of the final data products. We applied a decoupling method to obtain the ionised gas and stellar content of these galaxies, and to derive the main physical properties of the galaxies. To asses the accuracy in the measurements of the different parameters, we performed a set of simulations to derive the expected relative errors obtained with these data. In addition, we extracted two aperture, central and integrated spectra, from the datacubes. The main properties of the stellar populations and ionised gas of these galaxies and an estimate of their relative errors are derived from those spectra, as well as from the whole datacubes. Results: The comparison of the central spectrum extracted from the datacubes and the SDSS spectrum for those galaxies in common shows a good agreement between the derived values from both samples. We find differences in the properties of galaxies when comparing a central and an integrated spectra, showing the effects of the extracted aperture in the interpretation of the data. Finally, we present two dimensional maps of some of the main properties derived with the decoupling procedure.

연구 동기 및 목표

• 통합장역분광법을 활용하여 근접은하의 공간적으로 변화하는 물리적 성질을 해상도 있게 연구하기 위해.
• PPAK 장치에서 생성되는 대량의 IFS 데이터큐브를 처리하기 위한 완전 자동화된 데이터 감축 파이pline을 개발하고 구현하기 위해.
• 데이터큐브의 스펙트럼 분해를 통해 항성 집단 연령, 금속성, 이온화 기체 조건과 같은 정확한 물리적 성질을 도출하기 위해.
• 전용 시뮬레이션과 오차 추정을 통해 유도된 파rameter의 신뢰성과 정확도를 평가하기 위해.
• 공간적으로 분해된 데이터큐브 결과와 단일 섬유 설문조사(SDSS 등)에서의 개구부 및 통합 스펙트럼 측정 결과를 비교하여, 추출 방법의 해석에 미치는 영향을 강조하기 위해.

제안 방법

• 관측는 칼라호 조망대의 3.5m 망원경에 장착된 PMAS 분광계를 PPAK 모드로 사용하여 수행되었으며, 스펙트럼 범위는 3700–7000 Å였다.
• 저해상도(V300) 및 중해상도(V600) 두 가지 스펙트럼 해상도 모드를 사용하였으며, 은하의 대부분의 광학적 범위를 커버하기 위해 74″×65″의 시야를 확보하였다.
• 대량의 데이터를 처리하기 위해 자동화된 데이터 감축 파이pline를 개발하였으며, 캘리브레이션, 천체배경 제거, 광도 캘리브레이션을 포함하였다.
• 합성 템플릿의 격자망을 사용하여 이온화 기체 및 항성 성분을 분리하기 위해 스펙트럼 에너지 분포(SED) 분해 방법을 적용하였다.
• 유도된 파rameter(연령, 금속성,-dust 투과율 등)의 상대적 오차를 추정하기 위해 시뮬레이션을 수행하였으며, 다중파장 데이터가 없을 경우의 기울기 분리 한계를 드러냈다.
• SDSS와 같은 단일 섬유 설문조사와 비교하기 위해 데이터큐브에서 중심 및 통합 개구부 스펙트럼을 추출하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 PPAK IFU를 사용할 때 통합장역분광법이 근접은하의 공간적으로 변화하는 물리적 성질을 얼마나 정확하게 해상도 있게 분석할 수 있는가?
• RQ2 전체 데이터큐브 분석과 비교했을 때 중심 및 통합 개구부 스펙트럼 간에 유도된 물리적 파rameter에 얼마나 큰 차이가 존재하는가?
• RQ3 IFS 데이터에서 도출된 항성 집단 및 이온화 기체 성질의 체계적 오차와 불확실성은 무엇인가?
• RQ4 IFS로 도출된 파rameter는 SDSS와 같은 단일 섬유 설문조사 결과와 얼마나 잘 일치하는가?
• RQ5 사용된 스펙트럼 해상도 및 통합 시간이 H II 영역 및 금속성 기울기와 같은 핵심 물리적 특징을 해상도 있게 분석할 수 있는가?

주요 결과

• 자동화된 데이터 감축 파이pline는 높은 정밀도와 일관성을 유지하며, 정확한 스펙트로포트로 캘리브레이션된 IFS 데이터큐브를 성공적으로 생성하였다.
• 공통된 은하에 대해 데이터큐브의 중심 스펙트럼과 SDSS 스펙트럼을 비교한 결과, 도출된 물리적 파rameter에서 뛰어난 일치를 보였다.
• 중심 개구부 스펙트럼과 통합 개구부 스펙트럼 간에 뚜렷한 차이가 발견되어, 개구부 선택이 은하 성질에 대한 해석에 강력한 영향을 미친다는 점을 입증하였다.
• 시뮬레이션 결과, UV 또는 적외선 데이터가 추가로 없을 경우, 먼지 투과율 및 항성 집단 파rameter(특히 연령과 금속성)가 기울기 분리 불가능한 상태로 간주됨을 확인하였다.
• 사용된 스펙트럼 해상도와 통합 시간은 H II 영역 및 금속성 기울기와 같은 핵심 특징을 해상도 있게 분석하는 데 충분했지만, 부분 초당 구조는 여전히 해상도가 불충분하였다.
• 이온화 기체 및 항성 집단 성질의 2차원 맵을 성공적으로 유도하였으며, 은하의 광학적 범위 전역에서 공간적으로 분해된 분광학적 분석의 가능성을 확인하였다.