[논문 리뷰] The Fornax Deep Survey (FDS) with the VST: III. Low Surface Brightness (LSB) dwarfs and Ultra Diffuse Galaxies (UDGs) in the center of the Fornax cluster

A. Venhola, R. F. Peletier외 17명|arXiv (Cornell University)|2017. 10. 12.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 94인용 수 66

한 줄 요약

이 연구는 VST/FDS 데이터를 사용하여 포르나크 클러스터 중심에서 깊은 샘플의 저표면 밝기 은하를 식별하고 분석하며 LSB 드워프를 UDG와 구분하고 그 특성을 비교한다.

ABSTRACT

Studies of low surface brightness (LSB) galaxies in nearby clusters have revealed a sub-population of extremely diffuse galaxies with central surface brightness $μ_{0,g'}$ > 24 mag arcsec$^{-2}$ and effective radius between 1.5 kpc < R$_{e}$ < 10 kpc. The origin of these Ultra Diffuse Galaxies (UDGs) is still unclear, although several theories have been suggested. We exploit the deep g', r' and i'-band images of the Fornax Deep Survey (FDS), in order to identify LSB galaxies in the center of the Fornax cluster. We identified visually all extended structures having r'-band central surface brightness of $μ_{0,r'}$ > 23 mag arcsec$^{-2}$. We classified the objects based on their appearance and performed 2D Sérsic model fitting with GALFIT. We analyzed their distribution and orientations in the cluster, and studied their colors and compared the LSB galaxies in Fornax with those in other environments. Our sample consists of 205 galaxies of which 196 are LSB dwarfs (with R$_e$ < 1.5kpc) and nine are UDGs (R$_e$ > 1.5 kpc). We show that the UDGs have g'-r' colors similar to those of LSB dwarfs. The largest UDGs in our sample appear different from the other LSB galaxies, in that they are significantly more elongated and extended, whereas the smaller UDGs differ from the LSB dwarfs only by their effective radii. We do not find clear differences between the structural parameters of the UDGs in our sample and those of UDGs in other galaxy environments. We find that the dwarf LSB galaxies in our sample are less concentrated in the cluster center than the galaxies with higher surface brightness, and that their number density drops in the core of the cluster. Our findings are consistent with the small UDGs forming the tail of a continuous distribution of less extended LSB galaxies. However, the elongated and distorted shapes of the large UDGs could imply that they are tidally disturbed galaxies.

연구 동기 및 목표

• 중심 포르나크 필드에서 깊은 g', r', i' 이미징을 사용해 LSB 은하를 식별하고 카탈로그화한다.
• ULtra Diffuse Galaxies (UDGs)를 효과 반경 기준으로 LSB 드워프와 구분한다.
• 2D Sérsic 적합을 통해 구조 매개변수를 측정하고 색상, 분포 및 방향성을 분석한다.
• 포르나크 LSB 인구를 다른 환경(예: Centaurus 그룹)의 LSB와 비교한다.
• UDG가 광범위한 LSB 드워프 인구와 연속성을 형성하는지 평가한다.

제안 방법

• μ0,r' ≥ 23 mag/arcsec^2 및 직경 d27 ≥ 10 arcsec인 확장된 저표면 밝기 소스의 시각적 식별.
• 은하의 구조 매개변수를 추정하기 위해 GALFIT를 사용한 2D Sérsic 모델링.
• cluster 중심 및 구성원 은하에 대한 반경 분포 및 방향성 분석.
• LSB 드워프와 UDG를 비교하기 위한 g'−r' 및 r'−i' 색상 분석.
• 포르나크 LSB 특성을 다른 환경의 LSB와 비교(예: Centaurus 그룹).
• 데이터 감소에는 전용 배경 차 subtraction, 조명 보정, 그리고 주의 깊은 인공물 마스킹 포함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 UDGs가 포르나크의 드워프 LSB 인구와 연속성을 형성하는가?
• RQ2 포르나크 LSB 드워프와 UDG의 색상, 크기 및 Sérsic 프로필은 무엇이며 다른 환경과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 LSB 드워프의 반경 분포 및 클러스터 중심 집중도는 더 높은 표면 밝기 은하에 비해 어떻게 다른가?
• RQ4 가장 큰 UDG가 선형으로 늘어나거나 티일리 분해되어 나타나는가, 그리고 이것이 기원에 대해 무엇을 시사하는가?

주요 결과

• 최종 샘플은 205개의 은하로 구성: 196개의 LSB 드워프(Re < 1.5 kpc)와 9개의 UDGs(Re ≥ 1.5 kpc).
• UDG의 g′−r′ 색상은 같은 광도에서의 LSB 드워프와 유사하다.
• 가장 큰 UDG들(Re ≥ 3 kpc)은 다른 LSB 은하들보다 더 길쭉하고 확장되는 경향이 있다.
• 작은 UDG는 주로 유효 반경이 약간 더 큰 차이로 LSB 드워프와 다르다.
• 포르나크의 UDG와 다른 환경의 UDG 간 구조 매개변수 차이가 명확하지 않다.
• 포르나크의 드워프 LSB 은하는 cluster center 쪽으로 덜 집중되어 있으며 중심에서 180 kpc 이내에서 수가 감소한다.
• Centaurus 그룹 LSB 드워프와 비교할 때, 가장 작은 LSB 드워프의 색상, 크기 및 Sérsic 프로필은 유사하다; Centaurus에서는 색상이 밝기가 어두워질수록 파란져져, 이는 낮은 질량과 환경 영향 때문일 가능성이 있다.