[논문 리뷰] Low Surface Brightness Galaxies around the HDF-S: II. Distances and volume densities

L. Haberzettl, D. J. Bomans외 1명|ArXiv.org|2007. 07. 03.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 30인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 허블 심연 남쪽(field) 주변의 광학적으로 선택된 낮은 표면 밝기(LSB) 은하 후보자들 중 약 70%가 스펙트로스코피적으로 진정된 LSB 은하임을 확인하였으며, 적색이동으로부터 유도된 거리 정보를 통해 천체물리적 밝기의 천체론적 어둠이 보정된다. 결과적으로 중심 표면 밝기 분포는 27 B mag arcsec⁻²까지 평탄하게 유지됨을 확인하였으며, 이는 LSB 은하가 별성분과 낮은 금속성으로 특징지어지는 국지 은하 집단의 주요 구성 요소임을 지지한다.

ABSTRACT

With this study we aim at the spectroscopic verification of a photometrically selected sample of Low Surface Brightness (LSB) galaxy candidates in a field around the Hubble Deep Field-South (HDF-S). The sample helps to extend the parameter space for LSB galaxies to lower central surface brightnesses and to provide better estimates on the volume densities of these objects. To derive redshifts for the LSB candidates, long-slit spectra were obtained covering a spectral range from 3400Å to 7500Å. The observations have been obtained using the ESO 3.6m telescope, equipped with the EFOSC2 spectrograph. From the measured radial velocities, distances could be estimated. With this distance information, it is possible to differentiate between true LSB galaxies and higher redshift High Surface Brightness (HSB) galaxies which may contaminate the sample. A correction for the surface brightnesses can then be applied, accounting for the cosmological dimming effect (``Tolman Dimming''). We show that ~70% of the LSB candidates, selected based on their location in the color-color space, are real LSB galaxies. Their position in the color-color diagrams, therefore, indicate that the LSB galaxies have a different stellar population mix resulting from a different star formation history compared to HSBs. Our LSB galaxy sample consists only of large disk galaxies with scale-length between 2.5kpc and 7.3kpc. We confirm the flat central surface brightness distribution of previous surveys and extend this distribution down to central surface brightnesses of 27 B mag arcsec^-2.

연구 동기 및 목표

• HDF-S 영역 내 광학적으로 선택된 낮은 표면 밝기(LSB) 은하 후보자들을 스펙트로스코피적으로 검증하여 고적색이동의 HSB 오염자들과를 구별한다.
• 거리 추정 및 Tolman 어둠의 보정을 통해 정확한 물리적 매개변수와 표면 밝기를 유도한다.
• 색깔과 산소 농도를 통해 LSB 은하의 별성분 성질을 조사한다.
• LSB 은하의 체적 밀도를 결정하고 국지 은하 집단에 기여하는 정도를 평가한다.

제안 방법

• 3400–7500 Å 범위를 커버하는 ESO 3.6 m 망원경과 EFOSC2 장치를 사용한 장선형 스펙트로스코피를 통해 도전 속도와 적색이동을 측정한다.
• 적색이동을 이용해 빛의 거리와 관측된 표면 밝기를 천체론적 어둠(Tolman dimming) 보정한다.
• 색깔-색깔 다이어그램(B−R, B−V, U−B)을 사용하여 LSB 및 HSB 은하 간의 별성분 차이를 분석한다.
• McGaugh(1991) 캘리브레이션을 적용한 강선법을 사용하여 다섯 개의 확인된 LSB 은하의 산소 농도를 추정한다.
• 광학 및 스펙트로스코픽 데이터를 기반으로 은하의 척도 길이와 절대 등급을 유도하여 물리적 크기와 빛의 세기 특성을 기술한다.
• 이전 조사 결과와 비교하여 일관성을 평가하고 표면 밝기 분포를 더 낮은 값까지 연장한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HDF-S 주변의 광학적으로 선택된 LSB 후보자들 중 실제로 낮은 표면 밝기 은하인 비율은 얼마이며, 고적색이동의 HSB 오염자들과의 차이가 무엇인가?
• RQ2 LSB 은하의 색깔이 나타내는 별성분 성질은 HSB 은하와 어떻게 다를까?
• RQ3 LSB 은하의 중심 표면 밝기 분포는 어떻게 되며, 특히 매우 낮은 값(예: μ₀ = 27 B mag arcsec⁻²)까지 평탄한가?
• RQ4 확인된 LSB 은하의 산소 농도와 추정되는 연령은 무엇이며, 이들은 청색 색깔과 낮은 금속성과 어떻게 관련되어 있는가?
• RQ5 이전 조사와 비교했을 때 LSB 은하의 체적 밀도는 어떻게 되며, 국지 은하 집단에서 차지하는 비율은 얼마인가?

주요 결과

• 광학적으로 선택된 LSB 후보자들 중 약 70%가 스펙트로스코피적 적색이동 측정을 통해 진정된 낮은 표면 밝기 은하로 확인되었다.
• LSB 은하의 중심 표면 밝기 분포는 27 B mag arcsec⁻²까지 평탄하게 유지되며, 이는 이전 조사의 결과를 연장한 것이다.
• LSB 은하는 청색 B−R 및 B−V 색깔과 빨간색 U−B 색깔을 보이며, 이는 젊고 금속 농도가 낮은 별성분이 존재하고 강력한 오래된 별성분이 부족함을 나타낸다.
• 표본 내 산소 농도는 태양 농도의 0.1에서 0.5배 수준이며, 이는 젊고 진화하지 않은 별성분의 존재를 지지한다.
• 표본은 척도 길이가 2.5에서 7.3 kpc 사이이며 절대 B magnitude가 −18.67에서 −16.90 mag 사이인 큰 디스크 은하들로 구성되어 있어, 저항성 은하가 아님을 나타낸다.
• LSB 은하의 체적 밀도는 이전 조사와 일관되며, 특히 가스가 풍부한 디스크 은하에서 국지 은하 집단의 약 60%를 차지할 수 있음을 시사한다.