[논문 리뷰] Multi-Wavelength Properties of Barred Galaxies in the Local Universe. I: Virgo Cluster

Lea Giordano, Kim‐Vy Tran외 2명|arXiv (Cornell University)|2010. 02. 16.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 영위 은하단 내 난류 은하의 바 분율을 UKIDSS에서 확보한 적외선 근적외선(H-band) 영상, ALFALFA에서 확보한 HI 가스 질량, GOLDMine에서 확보한 광도 측정치를 사용하여 측정한다. 바가 있는 디스크 분율은 빛의 세기와 HI 질량에 관계없이 안정적으로 약 29–34%로 나타나며, 초기형 나설파랑(Sa–Sb)은 렌티큘러 은하나 후기형 나선파랑보다 유의미하게 높은 바 분율(약 45–50%)을 보이며, 이는 형상 구성과 보존질 비율에 강한 의존성을 나타낸다.

ABSTRACT

We study in detail how the barred galaxy fraction varies as a function of luminosity, HI gas mass, morphology and color in the Virgo cluster in order to provide a well defined, statistically robust measurement of the bar fraction in the local universe spanning a wide range in luminosity (factor of ~100) and HI gas mass. We combine multiple public data-sets (UKIDSS near-infrared imaging, ALFALFA HI gas masses, GOLDMine photometry). After excluding highly inclined systems, we define three samples where galaxies are selected by their B-band luminosity, H-band luminosity, and HI gas mass. We visually assign bars using the high resolution H-band imaging from UKIDSS. When all morphologies are included, the barred fraction is ~17-24% while for morphologically selected discs, we find that the barred fraction in Virgo is ~29-34%: it does not depend strongly on how the sample is defined and does not show variations with luminosity or HI gas mass. The barred fraction depends most strongly on the morphological composition of the sample: when the disc populations are separated into lenticulars (S0--S0/a), early-type spirals (Sa--Sb), and late-type spirals (Sbc--Sm), we find that the early-type spirals have a higher barred fraction (~45-50%) compared to the lenticulars and late-type spirals (~22-36%). This difference may be due to the higher baryon fraction of early-type discs which makes them more susceptible to bar instabilities. We do not find any evidence of barred galaxies being preferentially blue.

연구 동기 및 목표

• 지역 우주, 특히 영위 은하단에서 빛의 세기와 HI 가스 질량에 걸쳐 넓은 동적 범위를 포함한 통계적으로 신뢰할 수 있는 바 분율 측정을 제공한다.
• 다중 파장 자료를 사용하여 바 분율이 은하 형상, 빛의 세기, HI 가스 질량, 색상과 어떻게 변화하는지 조사한다.
• 표본 선정, 특히 형상 분류와 파장에 따른 영향을 평가하며, 특히 옵티컬과 적외선 조사 간의 비교를 통해 바 분율 추정치에 미치는 편향을 분석한다.
• 영위 은하단 내 바가 있는 은하가 청색 성향을 보이는지 또는 환경적 의존성이 있는지 확인하고, 향후 연구에서 필드 은하와 비교한다.
• 고해상도 H-band 영상으로 먼지 차폐 효과를 줄여 이전의 바 분율 추정치 간의 모순을 명확히 한다.

제안 방법

• B-대역 빛의 세기(343개 은하), H-대역 빛의 세기(413개 은하), HI 가스 질량(439개 은하) 기반으로 표본을 정의하여 빛의 세기와 가스 함량을 광범위하게 커버한다.
• UKIDSS 대규모 영역 조사에서 확보한 고해상도 H-대역 영상으로 시각적 바 식별을 수행하여 옵티컬 대역에서 흔한 먼지 차폐 효과를 최소화한다.
• 매우 기울어진 은하를 제외하여 투영 효과를 방지하고 바 형상 분류의 신뢰성을 확보한다.
• GOLDMine 데이터베이스에서 확보한 광도 자료와 ALFALFA 조사에서 확보한 HI 질량 측정치를 영위 은하단 카탈로그와 교차 매칭하여 다중 파장 분석을 가능하게 한다.
• 통계 분석을 통해 형상 유형(S0–S0/a, Sa–Sb, Sbc–Sm), 빛의 세기 구간, HI 질량 구간 간의 바 분율을 비교하고, 유의미성 검정을 3σ 수준에서 수행한다.
• 바가 있는 은하와 없는 은하 간의 색상 분포(B–H)를 비교하여 바가 있는 시스템이 청색 또는 적색 특성을 유의미하게 띠는지 테스트한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 영위 은하단 내 바 분율은 은하의 빛의 세기와 HI 가스 질량에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ2 바 분율은 은하 형상, 특히 초기형(Sa–Sb), 중간형(Sbc–Sm), 렌티큘러(S0–S0/a) 나선파랑 간의 의존성은 어떠한가?
• RQ3 바 분율과 은하 색상 간의 상관관계가 있으며, 이는 청색 또는 적색 시스템에서의 선호적 형성과 관련이 있는가?
• RQ4 영위 은하단의 바 분율은 이전의 옵티컬 조사에서의 추정치와 어떻게 비교되며, 파장(옵티컬 대비 적외선)이 측정 편향에 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 낮은 질량의 은하(왜성 및 불규칙 은하)로 구성된 낮은 HI 질량의 표본이 넓은 표본에 포함될 경우 전체 바 분율에 어느 정도 영향을 미치는가?

주요 결과

• B-대역, H-대역, HI 질량 기반 표본 전반에서 영위 은하단 내 바가 있는 디스크 분율은 일관되게 약 29–34%로 나타나 표본 정의에 대해 강건함을 보인다.
• 모든 형상 유형을 포함할 경우 전체 바 분율은 약 17–24%로 낮아지며, 이는 저광도 및 저HI 질량 영역에서 바가 없는 왜성 및 불규칙 은하의 기여가 크기 때문이다.
• 초기형 나선파랑(Sa–Sb)은 약 45–50%의 유의미하게 높은 바 분율을 보이며, 렌티큘러 및 후기형 나선파랑은 약 22–36%로 나타나, 이 차이는 3σ 수준에서 통계적으로 유의미하다.
• 바가 있는 은하가 청색 성향을 보인다는 증거는 발견되지 않았으며, 바가 있는 은하와 없는 은하의 (B–H) 색상 분포는 서로 구별되지 않았다.
• 초기형 나선파랑에서 높은 바 분율은 보존질 비율이 높아 바 불안정성에 더 민감하기 때문이며, 가스 손실과 은하단 상호작용으로 인해 별 형성이 억제되고 렌티큘러로 진화할 수 있다.
• 영위 은하단의 바 분율은 E00에서 보고한 지역 필드 은하의 약 60%보다 낮으며, 이는 환경적 요인이나 표본 선정 효과일 수 있으며, 이 차이의 검증은 향후 논문 II에서 필드 표본을 사용해 수행될 예정이다.