[논문 리뷰] The Fornax Deep Survey with VST. IX. The catalog of sources in the FDS area, with an example study for globular clusters and background galaxies

Michele Cantiello, A. Venhola외 19명|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|2020. 05. 25.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 98인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 NGC 1399 주변 21 제곱도 영역에서 약 170만 개의 소스에 대해 $ugri$ 광도를 제공하고, 확장된 27 제곱도 영역에서 약 310만 개의 소스에 대해 $gri$ 광도를 제공하며, 다중 대역 이미지 스택을 사용하여 형태적 특성 분석을 향상시킨 Fornax Deep Survey (FDS) 카탈로그를 제시한다. 이 카탈로그는 NGC 1399 주변 약 0.9 Mpc에 걸쳐 퍼져 있는 흐린, 확장된 파란 구형별집(GCs) 집단을 특정하였으며, 밝은 은하와 연결되지 않은 구조적 비정상성이 존재한다. 또한, NGC 1399는 광학적 빛의 세기에서 NGC 1316보다 낮지만, GC의 수가 약 3–4배 많다는 점에서 동역학적으로 별개의 진화를 겪었을 가능성이 제기된다.

ABSTRACT

This paper continues the series of the Fornax Deep Survey (FDS). Following the previous studies dedicated to extended Fornax cluster members, we present the catalogs of compact stellar systems in the Fornax cluster as well as extended background sources and point-like sources. We derive ugri photometry of ~1.7 million sources over the $\sim$21 sq. degree area of FDS centered on NGC1399. For a wider area, of $\sim$27 sq. degs extending in the direction of NGC1316, we provide gri data for ~3.1 million sources. To improve the morphological characterization of sources we generate multi-band image stacks by coadding the best seeing gri-band single exposures with a cut at FWHM<=0.9 arcsec. We use the multi-band stacks as detection frames. The identification of compact sources is obtained from a combination of photometric and morphometric selection criteria taking as reference the properties of sources with well-defined classification from the literature. We present a preliminary analysis of globular cluster (GC) distributions in the Fornax area. The study confirms and extends further previous results. We observe the inter-galactic population of GCs, a population of mainly blue GCs centered on NGC1399, extends over $\sim$0.9Mpc, with an ellipticity $\sim$0.65. Several sub-structures extend over $\sim$0.5Mpc along various directions. Two of these structures do not cross any bright galaxy; one of them appears to be connected to NGC1404, a bright galaxy close to the cluster core and particularly poor of GCs. Using the gri catalogs we analyze the GC distribution over the extended FDS area, and do not find any obvious GC sub-structure bridging the two brightest cluster galaxies, NGC1316 and NGC1399. Although NGC1316 is twice brighter of NGC1399 in optical bands we estimate a factor of 3-4 richer GC population around NGC1399 compared to NGC1316, out to galactocentric distances of 40 arcmin

연구 동기 및 목표

• Fornax Deep Survey (FDS) 영역 내 별 소스, 특히 밀집된 별 시스템과 배경 은하를 포함한 종합적인 다중 대역 광도 카탈로그를 편람하는 것.
• 공통된 다중 대역 이미지 스택을 사용하여 공간 해상도를 향상시키고 FWHM 변동성을 줄여 소스의 형태적 특성 분석을 향상시키는 것.
• 특히 은하 간 및 은하군 내 GC 시스템을 포함한 Fornax 은하군 내 구형별집(GC) 집단을 식별하고 분석하는 것.
• Fornax 은하군 내 두 가장 밝은 은하군 중심 은하인 NGC 1399와 NGC 1316 주변의 GC 시스템의 공간 분포와 빛의 세기로 정규화한 풍부도를 조사하는 것.
• 기계학습 기법을 사용하여 카탈로그의 유용성을 검증하고, 렌즈 효과를 입은 은하를 포함한 매우 어두운 배경 소스를 탐지할 수 있는지 조사하는 것.

제안 방법

• VST 설문을 사용하여 NGC 1399 중심 21 제곱도 영역에서 약 170만 개의 소스에 대해 $ugri$ 광도를 확보하였다.
• 동일한 설문 데이터를 사용하여 NGC 1316를 포함하는 확장된 27 제곱도 영역에서 약 310만 개의 소스에 대해 $gri$ 광도를 확보하였다.
• FWHM ≤ 0.9''인 $g$-, $r$-, $i$-대역 단일 노출를 공통 처리하여 다중 대역 이미지 스택을 제작하였으며, 이로 인해 공간 해상도가 약 15% 향상되고 FWHM 변동성이 약 2.5배 감소하였다.
• 공통 처리된 스택를 주 검출 프레임으로 사용하여 소스 탐지 및 형태적 분류를 향상시켰다.
• 색상, 등급, 농도, 농도 지수, 타원도, 유효 반경 등의 조합된 광도적 및 형태측정 기준을 통해 밀집된 소스, 특히 구형별집을 식별하였다.
• 기타 분류가 확인된 고해상도 이미지로 확인된 소스를 기준으로 선택 기준을 교정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Fornax 은하군 내, 특히 은하 간 매질 내에서 구형별집의 공간 분포와 구조적 형태는 어떻게 되는가?
• RQ2 NGC 1399와 NGC 1316의 빛의 세기 차이를 감안할 때, NGC 1399 주변의 GC 시스템은 NGC 1316 주변과 비교해 어떻게 풍부한가?
• RQ3 Fornax 은하군 내 두 가장 밝은 은하인 NGC 1399와 NGC 1316를 연결하는 GC의 다수의 하위 구조나 다리 같은 것이 존재하는가?
• RQ4 특히 $gri$ 단일 데이터를 사용할 때, FDS 카탈로그는 어두운 배경 은하, 렌즈 효과를 입은 시스템까지 신뢰성 있게 식별할 수 있는가?
• RQ5 Fornax 은하군 내 흐린 은하군 내 GC 집단의 범위와 타원도는 어느 정도인가?

주요 결과

• NGC 1399 중심의 은하 간 파란 구형별집(GCs) 집단은 약 0.9 Mpc에 걸쳐 퍼져 있으며, 타원도 ε ~ 0.65이며 NGC 1336 쪽으로 약간 기울어져 있다.
• 여러 하위 구조가 다양한 방향으로 약 0.5 Mpc에 걸쳐 퍼져 있으며, 그 중 하나는 어떤 밝은 은하와도 교차하지 않으며, 다른 하나는 GC 수가 적은 은하인 NGC 1404와 연결되어 있을 가능성이 있다.
• 광학 대역에서 NGC 1316가 NGC 1399보다 두 배 이상 빛의 세기가 높음에도 불구하고, NGC 1399 주변의 GC 집단은 약 40 arcmin(약 230 kpc) 이내에서 NGC 1316 주변의 GC 집단보다 약 3–4배 더 풍부하다.
• 은하 중심 거리 6′–24′ 범위에서 은하 빛의 세기로 정규화한 결과, NGC 1399의 GC 집단은 NGC 1316보다 약 10배 더 풍부하며, 더 큰 거리에서는 여전히 약 3배 더 풍부하다.
• 약 1.3 Mpc의 투영 거리 동안 NGC 1399와 NGC 1316 사이에 눈에 띄는 GC 하위 구조는 관측되지 않았으며, 이는 NGC 1316의 더 높은 빛의 세기에도 불구하고 GC 밀도 대비 대비가 낮아서일 수 있다.
• 기계학습을 $gri$ 카탈로그에 적용하여 FDS 영역 내 두 개의 강력한 렌즈 후보자를 식별하였으며, 이는 카탈로그가 배경 은하 연구에 매우 유용하다는 것을 보여준다.