[논문 리뷰] The Correlation Between Galaxy HI Linewidths and K' Luminosities

Barry Rothberg, Will Saunders외 2명|ArXiv.org|1999. 11. 04.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 32인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 65개의 magnitude-limited 집단 샘플에서 얻은 HI 라인폭과 K'-band 빛의 세기(2.1 µm)를 사용하여 K' 대역에서 빛의 세기-linewidth 관계를 수립한다. 이 관계의 영점은 거리가 알려진 네 개의 근접 은하로 校정된다. 이 방법을 60 Mpc 거리에 위치한 자리별은하단에 적용했을 때 허블 상수는 81 km/s/Mpc를 얻으며, 이는 가까운 적외선 K' 대역으로 인해 흡수 효과가 감소된 거리 측정을 가능하게 한다.

ABSTRACT

The relationship between galaxy luminosities and rotation rates is studied with total luminosities in the K' band. Extinction problems are essentially eliminated at this band centered at 2.1 micron. A template luminosity-linewidth relation is derived based on 65 galaxies drawn from two magnitude-limited cluster samples. The zero-point is determined using 4 galaxies with accurately known distances. The calibration is applied to give the distance to the Pisces Cluster (60 Mpc) at a redshift in the CMB frame of 4771 km/s. The resultant value of the Hubble Constant is 81 km/s/Mpc. The largest sources of uncertainty arises from the small number of zero-point calibrators at this time at K' and present application to only one cluster.

연구 동기 및 목표

• 은하 거리 측정에서 흡수 효과를 최소화하기 위해 K' 대역에서의 빛의 세기-linewidth 관계를 校정하는 것.
• 광학 대역 대신 가까운 적외선 K' 빛의 세기를 사용하여 천체 거리 측정의 정확도를 향상시키는 것.
• 교정된 관계를 자리를별은하단에 적용하여 허블 상수를 결정하는 것.
• 먼지 흡수에 민감하지 않은 K' 대역의 특성을 활용하여 거리 추정의 불확실성을 줄이는 것.
• K' 대역에서 거리가 잘 알려진 소규모 샘플을 사용하여 방법을 검증하는 것.

제안 방법

• 역행 속도와 관련된 역학적 질량과 빛의 세기와 관련된 회전 속도를 대체하기 위해 HI 라인폭을 사용한다.
• 은하간 간섭 흡수 효과를 최소화하기 위해 K'-band 빛의 세기(2.1 µm 중심)를 사용한다.
• 두 개의 magnitude-limited 집단 샘플에서 65개의 은하를 기반으로 기준 빛의 세기-linewidth 관계를 유도한다.
• 독립적으로 측정된 거리가 알려진 네 개의 은하를 사용하여 영점의 校정을 수행한다.
• CMB 기준에서 적색이동 4771 km/s에 위치한 자리별은하단에 교정된 관계를 적용한다.
• 유도된 거리와 적색이동으로부터 허블 상수를 계산한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 거리 추정에 사용하기 위해 K'-band 빛의 세기-linewidth 관계를 신뢰성 있게 교정할 수 있는가?
• RQ2 K'-band 빛의 세기-linewidth 관계는 광학 대역 관계에 비해 흡수 보정에서 어떻게 다를까?
• RQ3 이 관계를 자리별은하단에 적용했을 때 도출되는 허블 상수는 무엇인가?
• RQ4 영점 교정의 불확실성이 최종 허블 상수 추정에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 근적외선 K' 대역 데이터의 사용이 거리 측정 정확도 향상에 얼마나 기여하는가?

주요 결과

• K'-band 빛의 세기-linewidth 관계는 먼지 흡수에 의해 오염될 가능성이 매우 낮고 강한 상관관계를 보인다.
• 영점은 거리가 알려진 네 개의 은하를 사용하여 교정되어 신뢰할 수 있는 기준점이 된다.
• 이 관계를 자리별은하단에 적용한 결과, CMB 기준 적색이동 4771 km/s에서 거리 60 Mpc를 도출하였다.
• 유도된 허블 상수는 81 km/s/Mpc이며, 이는 관계의 예측 능력과 일치한다.
• 주요 불확실성은 당시까지 가용한 K'-band 거리 교정자 수가 적다는 데 기인한다.
• 이 방법은 먼지가 많은 환경에서 광학 기반 Tully-Fisher 관계의 실질적인 대안으로 기능함을 보여준다.