[논문 리뷰] Low Surface Brightness Galaxies around the HDF-S: I. Object extraction and photometric results

L. Haberzettl, D. J. Bomans외 2명|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|2007. 01. 28.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 40인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 초감도 NOAO Deep Wide-Field Survey 데이터(한계 표면 밝기 μ_BW ~ 29 mag arcsec⁻²)를 활용하여 허블 딥 필드-남쪽(Hubble Deep Field-South)을 중심으로 한 0.76 deg² 영역에서 저표면 밝기(LSB) 은하의 깊은 광도 조사 결과를 제시한다. 어두운 물체에 대한 공간 필터링과 시각적 점검을 결합하고 더 밝은 물체에는 자동 탐지 기법을 적용함으로써 저자들은 12개의 LSB 은하 후보를 식별하였으며, 이 중 세 개는 매우 낮은 중심 표면 밝기(μ₀,BW ≤ 25 mag arcsec⁻²)를 가지며, 이는 이전의 CCD 조사보다 표면 밀도가 네 배 높은 결과를 얻었다.

ABSTRACT

This study reports on photometric results of a search for LSB galaxies in a 0.76deg^2 field centered on the HDF-S. We present results from photometric analysis of the derived sample galaxies and compare number densities to results of former surveys. We used public data from the NOAO Deep Wide-Field survey and the multi-wavelength Goddard Space Flight Center survey. The former reaches a limiting surface brightness of mu_BW~29 magarcsec^-2 and is therefore one of the most sensitive ground based data sets systematically analyzed for LSB galaxies. To reduce the contamination by High Surface Brightness (HSB) galaxies at higher redshift, mimicking LSBs due to the ''Tolman Dimming'' effect, we placed a lower diameter limit of 10.8 arcsec and compared the colors of our candidate galaxies with the redshift tracks of 5 ''standard'' HSB galaxy types. We report the detection of 37 galaxies with low apparent central surface brightness (mu_BW>=22 magarcsec^-2). Using color-color diagrams we were able to derive a subsample of 9 LSB galaxy candidates with intrinsic central surface brightnesses below mu_(0,BW)=22.5 magarcsec^-2 and diameters larger than the preselected size limit of 10.8 arcsec. We selected three additional LSB candidates due to there extreme low blue central surface brightness (mu_BW>=25 magarcsec^-2). These galaxies were only found in the larger and more sensitive NOAO data. So finally we derived a sample of 12 LSB galaxy candidates and therfore this survey results in a four times higher surface density than other CCD based surveys for field galaxies before.

연구 동기 및 목표

• 저표면 밝기(LSB) 은하의 매개변수 공간을 더 희미한 중심 표면 밝기, 더 작은 크기, 더 높은 수밀도로 확장하기 위해.
• 이전 조사에서 표면 밝기 및 등급 한계로 인해 LSB 은하 탐지가 억제되는 선택 편향을 극복하기 위해.
• 다중 파장 광도 측정을 활용하여 허블 딥 필드-남쪽 주변의 깊고 넓은 영역에서 LSB 은하를 식별하고 특성화하기 위해.
• 고적색도의 HSB 은하가 톨먼 어두움 효과로 인해 LSB 은하처럼 보일 수 있는 것을 줄이기 위해 색-색 도표와 최소 직경 기준(10.8 arcsec)을 사용하기 위해.

제안 방법

• NOAO Deep Wide-Field Survey와 Goddard Space Flight Center의 다중 파장 조사에서 공개된 깊은 CCD 영상 데이터를 활용하여, 한계 표면 밝기를 μ_BW ~ 29 mag arcsec⁻²까지 도달하였다.
• 이중 단계 탐지 방법을 적용: 희미한 LSB 은하(μ_BW ≥ 24 mag arcsec⁻²)에 대해서는 공간 필터링과 시각적 점검을, 더 밝은 물체(μ_BW ≥ 22 mag arcsec⁻²)에 대해서는 자동 소스 탐지 기법을 사용하였다.
• 색-색 도표를 활용하여 톨먼 어두움 효과로 인해 허위로 나타나는 고적색도 HSB 은하와 진짜 LSB 은하를 구별하였으며, 다섯 가지 표준 HSB 은하 유형의 적색도 궤적과 후보 색을 비교하였다.
• 10.8 arcsec 이상의 최소 직경 기준을 설정하여, 어두워짐으로써 LSB 은하처럼 보일 수 있는 밀집된 고적색도 HSB 은하를 배제하였다.
• 모든 후보에 대해 B 및 R 파장에서 표면 밝기 프로파일 피팅을 수행하여, 단절 또는 반단절과 같은 구조적 특징을 평가하였다.
• 내재된 중심 표면 밝기(μ₀,BW ≤ 22.5 mag arcsec⁻²), 크기, 그리고 극도로 희미한 밝기(μ_BW ≤ 25 mag arcsec⁻²) 기준에 따라 최종 LSB 후보를 선별하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HDF-S 주변의 깊고 넓은 영역에서 LSB 은하의 표면 밝기 분포는 어떻게 되며, 이는 이전 조사와 어떻게 비교되는가?
• RQ2 초심도 지상 기반 영상이 프리먼 한계(μ₀,BW = 21.65 mag arcsec⁻²) 이하의 중심 표면 밝기를 가진 LSB 은하를 탐지할 수 있는가?
• RQ3 고적색도 HSB 은하가 톨먼 어두움 효과로 인해 얼마나 많은 정도로 LSB 은하처럼 보일 수 있으며, 이러한 오염은 어떻게 줄일 수 있는가?
• RQ4 최근 식별된 LSB 은하의 표면 밝기 프로파일에서 어떤 구조적 특징(예: 단절, 반단절)이 존재하는가?
• RQ5 이 조사에서의 LSB 은하 표면 밀도는 얼마이며, 이는 이전의 CCD 기반 조사와 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• B_W 대역에서 명암 중심 표면 밝기가 ≤ 22 mag arcsec⁻²인 37개의 은하가 탐지되어 희미한 물체의 집중을 시사한다.
• 표면 밝기 중심이 μ₀,BW = 22.5 mag arcsec⁻² 이하이며 직경이 10.8 arcsec 이상인 LSB 은하 후보 9개의 부분집합이 식별되었다.
• 추가로 세 개의 극한 LSB 후보가 식별되었으며, 이는 블루 중심 표면 밝기가 매우 낮아(μ_BW ≤ 25 mag arcsec⁻²) 특징적이며, 모두 더 깊은 NOAO 데이터에서만 탐지되었다.
• 극한 LSB 후보 중 하나인 LSB J22320-60381은 μ₀,BW = 26.91 mag arcsec⁻²의 측정된 중심 표면 밝기를 가지며, 알려진 바에 비해 가장 희미한 수준이다.
• 12개 후보의 표면 밝기 프로파일 분석에서 단절(10개 은하에서 관찰됨)과 반단절(3개 은하에서 관찰됨)과 같은 구조적 특징이 확인되어, 복잡한 디스크 진화 과정을 시사한다.
• 최종 12개의 LSB 은하 후보로 구성된 샘플은 약 4개의 LSB 은하 per 평방도의 표면 밀도를 기록하였으며, 이는 이전의 CCD 기반 조사 대비 네 배 높은 결과이다.