[논문 리뷰] The Fornax Deep Survey with VST. V. Exploring the faintest regions of the bright early-type galaxies inside the virial radius

E. Iodice, Marilena Spavone외 16명|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|2018. 12. 03.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 113인용 수 28

한 줄 요약

이 연구는 Fornax 군의 비탈리 반경 내 밝은 초기형은하(ETG)의 희미한 외곽부를 VST Fornax Deep Survey의 심도 있는 다중 대역 영상으로 맵핑한다 (최대 약 15개의 유효 반경까지), 표면 밝기 수준이 μr = 27 mag/arcsec² 이하에 이르렀다. 이는 비대칭성 있는 은하 외곽광원과 FCC 143과 FCC 147 사이의 희미한 필라멘트를 드러내며, 지속적인 상호작용을 시사하며, W-NW 하부 클러스터가 은하군의 적재로 형성되었고, 이로 인해 구조적 및 은하간 물질의 형성 과정이 일어났음을 시사한다.

ABSTRACT

This paper is based on the multi-band (ugri) Fornax Deep Survey (FDS) with the VLT Survey Telescope (VST). We study bright early-type galaxies (m_B<15 mag) in the 9 square degrees around the core of the Fornax cluster, which covers the virial radius. The main goal of the present work is to provide the analysis of the light distribution for all galaxies out to unprecedented limits (in radius and surface brightness) and to release the main products resulting from this analysis in all FDS bands. From the isophote fit, we derive the azimuthally averaged surface brightness profiles, the position angle and ellipticity profiles as a function of the semi-major axis. In each band, we derive the total magnitudes, effective radii, integrated colors and stellar mass-to-light ratios. The long integration times, the arcsec-level angular resolution of OmegaCam@VST and the large covered area of FDS allow us to map the light and color distributions out to large galactocentric distances (up to about 10-15 R_e) and surface brightness levels beyond mu_r = 27 mag/arcsec^2 (mu_B > 28 mag/arcsec^2). Therefore, the new FDS data allow us to explore in great detail the morphology and structure of cluster galaxies out to the region of the stellar halo. The observations suggest that the Fornax cluster is not completely relaxed inside the virial radius. The bulk of the gravitational interactions between galaxies happens in the W-NW core region of the cluster, where most of the bright early-type galaxies are located and where the intra-cluster baryons (diffuse light and GCs) are found. We suggest that the W-NW sub-clump of galaxies results from an infalling group onto the cluster, which has modified the structure of the galaxy outskirts (making asymmetric stellar halos) and has produced the intra-cluster baryons (ICL and GCs), concentrated in this region of the cluster.

연구 동기 및 목표

• Fornax 군 내에서 mB ≤ 15 mag인 밝은 초기형은하의 빛과 색상 분포를 사전에 없던 희미한 표면 밝기 수준과 넓은 반경까지 분석한다.
• 은하군 중심으로부터의 거리에 따라 은하의 구조와 별 집단의 특성이 어떻게 변화하는지, 특히 비탈리 반경(~0.7 Mpc)에서 분석한다.
• 희미한 부구조, 예를 들어 산재한 은하간 빛과 궤도형 별개구조를 식별하고 특성화하며, 이를 역학적 과정과 연결한다.
• Fornax 군이 안정된 상태인지, 아니면 중력적 상호작용를 통해 아직도 질량 적재가 진행 중인지 테스트한다.

제안 방법

• VST/OMEGACAM를 이용한 심도 있는 ugriz 대역 영상 확보로, 9 제곱도의 영역에서 초당 초점 해상도 수준의 해상도를 확보한다.
• 모든 대역에서 등형선 피팅을 통해 각 방향 평균 표면 밝기 프로파일, 위치각, 타원도 프로파일을 추출한다.
• 표면 밝기 프로파일에서 총 등급, 유효 반경, 통합 색상, 별질량-빛비율을 유도한다.
• 잔차도의 세밀한 형태 분석을 통해 희미한 부구조, 예를 들어 산재한 빛과 별 필라멘트를 식별한다.
• 은하군 중심으로부터의 거리에 따른 구조적 및 광학적 매개변수를 비교하여 환경 의존성을 평가한다.
• 보조 스펙트럼 데이터(Sarzi et al. 2018)를 사용하여 별 집단 특성과 운동학적 특성을 제약하고, 향후 역학적 모델링을 위한 기초를 마련한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Fornax 군 내 초기형은하의 구조 매개변수와 색상 기울기는 은하군 중심으로부터의 거리에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ2 W-NW 하부 클러스터 영역에 집중된 산재한 은하간 빛과 궤도형 별개구조의 기원은 무엇인가?
• RQ3 Fornax 군 내 초기형은하의 별 외곽광원은 대칭적인가, 아니면 과거의 상호작용로 인한 tidal 파괴의 흔적이 있는가?
• RQ4 은하군의 비탈리 반경 내에서 지속적이거나 최근의 중력적 상호작용에 대한 증거는 무엇이 있는가?
• RQ5 Fornax 군의 역학적 상태는 안정된 시스템을 반영하는가, 아니면 아직도 질량 적재가 진행 중인 군인가?

주요 결과

• FDS 데이터는 표면 밝기 수준 μr ≥ 27 mag/arcsec²에 도달하며, 초기형은하의 빛 프로파일을 약 10–15 Re까지 맵핑하여 군 내에서 가장 희미하게 해석된 별 외곽광원을 드러냈다.
• FCC 143과 FCC 147 사이에 새로운 희미한 필라멘트가 감지되었으며, 이는 이들 은하 사이의 지속적이거나 최근의 중력적 상호작용을 시사한다.
• 초기형은하의 별 외곽광원은 상당한 비대칭성을 보이며, 강력한 중력적 상호작용로 인해 형성되었음을 시사한다.
• 산재한 은하간 빛과 궤도형 별개구조가 W-NW 하부 클러스터 영역에 집중되어 있음을 고려하면, 최근에 은하군이 적재된 사건이 있었음을 시사한다.
• 데이터는 Fornax 군이 비탈리 반경 내에서 완전히 안정된 상태가 아니며, 대부분의 상호작용이 W-NW 중심 영역에서 발생하고 있음을 시사한다.
• W-NW 하부 클러스터는 구조적 변화를 일으키고 관측된 은하간 물질을 생성한, 유입 중인 은하군의 잔여물일 가능성이 높다.