[논문 리뷰] Quantitative Morphology of Galaxies from the SDSS I: Luminosity in Bulges and Disks

Lidia Tasca, Simon D. M. White|2005. 07. 11.

Remote Sensing in Agriculture인용 수 22

한 줄 요약

이 연구는 약 1,800개의 밝고 형태학적으로 분류된 은하의 SDSS r- 및 i-대역 이미지에 대해 Gim2D 코드를 사용한 이중 차원 광도 분해를 통해 디스크와 부두의 광도 기여도를 정량화한다. 분석 결과, 국지 우주 광도 밀도의 54±2%가 디스크에서 기인하고, 32±2%는 '순수 부두' 시스템에서 기인하며, 14±3%는 디스크를 포함한 은하의 부두에서 기인하는 것으로 나타났다. 이는 분해 과정에서 기울기 편향을 보정한 결과이다.

ABSTRACT

In the first paper of this series we use the publicly available code Gim2D to model the r- and i-band images of all galaxies in a magnitude-limited sample of roughly 1800 morphologically classified galaxies taken from the Sloan Digital Sky Survey. The model is a concentric superposition of two components, each with elliptical isophotes with constant flattening and position angle. The disk luminosity profile is assumed exponential, while the bulge is assumed to have a de Vaucouleurs or a Sersic profile. We find that the parameters returned by Gim2D depend little on the waveband or bulge profile used; their formal uncertainties are usually small. Nevertheless, for bright galaxies the measured distribution of b/a, the apparent disk flattening, deviates strongly from the expected uniform distribution, showing that the `disk' identified by the code frequently corresponds to an intrinsically 3-dimensional structure rather than to a true thin disk. We correct approximately for this systematic problem using the observed statistics of the b/a distribution and estimate, as a function of absolute magnitude, the mean fractions of galaxy light in disks and in `pure bulge' systems (those with no detectable disk). For the brightest galaxies the disk light fraction is about 10% and about 80% are `pure bulge' systems. For faint galaxies most of the light is in disks and we do not detect a `pure bulge' population. Averaging over the galaxy population as a whole, we find that 54 \pm 2% of the local cosmic luminosity density at both r and i comes from disks and 32 \pm 2% from `pure bulge' systems. The remaining 14 \pm 2% comes from bulges in galaxies with detectable disks.

연구 동기 및 목표

• 국지 우주에서 디스크와 부두가 총 광도 밀도에 기여하는 비율을 정량화하는 것.
• Gim2D 코드를 사용한 광도 분해의 정밀도가 다양한 광도 대역과 부두 프로파일 모델에 따라 어떻게 달라지는지 평가하는 것.
• 특히 매우 날렵한 은하에서 발생하는 기울기 효과로 인한 디스크 탐지의 체계적 편향을 보정하는 것.
• 절대 등급에 따라 '순수 부두' 시스템(감지 가능한 디스크가 없는)의 비율을 추정하는 것.
• 등급 제한 샘플을 사용하여 디스크, 순수 부두, 디스크를 포함한 은하의 부두에서의 총 광도 밀도 기여도를 유도하는 것.

제안 방법

• 약 1,800개의 은하에 대해 등급 제한 샘플의 r- 및 i-대역 SDSS 이미지에 Gim2D 이중 차원 피팅 코드를 적용한다.
• 각 은하를 지수 디스크와 de Vaucouleurs 또는 Sérsic 프로파일을 가진 부두의 중첩으로 모델링한다.
• 두 성분 모두 일정한 납작함 비율과 위치각을 가진 타원형 등고선을 사용하여 관측된 표면 밝기 분포를 피팅한다.
• 기울기 편향을 보정하기 위해 디스크 축비 b/a < 0.5인 은하에 집중하며, 이러한 시스템은 일반적으로 기울인 얄팍한 디스크일 가능성이 높다고 가정한다.
• Blanton 등(2003)의 광도 함수 결과와 분해 결과를 결합하여 총 광도 밀도 기여도를 추정한다.
• 관측 이미지와 최적 피팅 모델 간 잔차를 정량화하여 모델 적합도와 체계적 편차를 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 국지 우주 광도 밀도의 어느 정도가 은하의 디스크와 부두에서 기인하는가?
• RQ2 은하의 절대 등급에 따라 디스크 및 부두 빛 기여 비율은 어떻게 변화하는가?
• RQ3 감지 가능한 디스크가 없는 '순수 부두' 은하가 국지 은하 집단에 어느 정도 존재하는가?
• RQ4 광도 분해 결과가 광도 대역 또는 부두 프로파일 모델의 선택에 따라 어떻게 달라지는가?
• RQ5 광도 분해에서 디스크 탐지에 영향을 주는 체계적 편향은 무엇이며, 이를 어떻게 보정할 수 있는가?

주요 결과

• r- 및 i-대역에서 디스크의 평균 광도 밀도 기여도는 각각 54±2%로 나타나, 국지 우주에서 총 빛의 주요 기여자가 디스크임을 시사한다.
• '순수 부두' 시스템—감지 가능한 디스크가 없는 은하—의 평균 기여도는 32±2%로, 구형 은하의 상당한 집단이 존재함을 시사한다.
• 감지 가능한 디스크를 포함한 은하의 부두는 총 광도 밀도의 14±3%를 기여하며, 이러한 시스템에서의 평균 부두-총비율은 약 0.2이다.
• 가장 밝은 은하들(M_r ≲ -22)에서는 디스크 빛 기여도가 약 10%에 불과하며, 약 80%의 은하는 '순수 부두' 시스템으로 분류된다.
• 더 희미한 은하에서는 디스크 빛 기여도가 100%에 가까워지며, 가장 희미한 등급 구간에서는 '순수 부두' 집단이 관측되지 않는다.
• 밝은 은하에서 디스크 축비 b/a의 분포는 균일성에서 체계적으로 벗어나 있으며, 이는 코드가 종종 얇은 디스크가 아닌 두꺼운 또는 3차원 구조를 '디스크'로 식별함을 시사한다.