[논문 리뷰] The Fornax Deep Survey with VST. VII. Evolution and Structure of Late Type Galaxies inside the Virial Radius of the Fornax Cluster

M. A. Raj, E. Iodice외 16명|ORCA Online Research @Cardiff (Cardiff University)|2019. 06. 20.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 94인용 수 13

한 줄 요약

이 연구는 Fornax 은하군의 비리얼 반경 내 13개의 저형은하(LTGs)를 VST 설문 데이터를 이용해 분석하여 환경적 진화와 관련된 구조적 및 색상 기울기를 조사한다. 연구 결과, 디스크-브레이크 유형(Type II: 아래로 굽어짐, Type III: 위로 굽어짐)이 외부 디스크 색상과 가스 함량과 관련이 있으며, 이는 램-압력 스트리핑이나 간섭 작용과 같은 다양한 환경적 메커니즘이 은하군 내 저형은하의 구조적 진화를 이끈다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

We present the study of a magnitude limited sample (mB < 16.6 mag) of 13 late type galaxies (LTGs), observed inside the virial radius, Rvir 0.7 Mpc, of the Fornax cluster within the Fornax Deep Survey (FDS). The main objective is to use surface brightness (SB) profiles and g-i colour maps to obtain information on the internal structure of these galaxies and find signatures of the mechanisms that drive their evolution in high-density environment, which is inside the virial radius of the cluster. By modelling galaxy isophotes, we extract the azimuthally averaged surface brightness profiles in four optical bands. We also derive g-i colour profiles, and structural parameters like total magnitude and effective radius. For 10 of the galaxies in this sample, we observe a clear discontinuity in their SB profiles, derive their break radius (Br), and classify their disc-breaks into Type-II (down-bending) or Type-III (up-bending). We find that Type-II galaxies have bluer average (g-i) colour in their outer discs while Type-III galaxies are redder. Br increases with stellar mass and molecular gas mass while decreases with molecular gas-fractions. The inner and outer scale-lengths increase monotonically with absolute magnitude, as found in other works. In Fornax, galaxies with morphological type 5< T< 9 (~60 % of the sample) are located beyond the high-density, ETG-dominated regions, but no correlation found between T and the disc-break type. The main results of this work suggest that the disc-breaks of LTGs inside the virial radius of the Fornax cluster seem to have arisen through a variety of mechanisms, which is evident in their outer-disc colours and the absence of molecular gas beyond their break radius in some cases. This can result in a variety of stellar populations inside and outside the break radii.

연구 동기 및 목표

• Fornax 은하군의 비리얼 반경 내 저형은하(LTGs)의 구조적 및 광학적 성질을 조사하기 위해.
• 램-압력 스트리핑 및 간섭 작용과 같은 환경적 과정이 저형은하의 형태와 은하계 별 인구에 미치는 영향를 규명하기 위해.
• 디스크-브레이크 특징(브레이크 반경, 스케일 길이)과 전체 은하 성질(은하계 질량, 가스 질량, 형상 유형) 간의 관계를 검토하기 위해.
• 분자의 가스가 저형은하의 구조적 브레이크와 색상 기울기를 정의하는 데 어떤 역할을 하는지 평가하기 위해.
• 은하군 환경의 맥락에서 형상적 분리와 색상-등급 관계의 중요성을 평가하기 위해.

제안 방법

• 표면 밝기 프로파일과 $g-i$ 색상 맵을 유도하기 위해 4개 대역에서 깊은 광학 영상 데이터를 확보하였다.
• 은하의 등고선을 맞추어 각 방향 평균 표면 밝기 프로파일을 추출하고 총 등급, 효율 반경, 브레이크 반경 등의 구조적 파라미터를 측정하였다.
• 표면 밝기 프로파일의 곡률을 기반으로 디스크-브레이크를 Type II(아래로 굽어짐)와 Type III(위로 굽어짐)로 분류하였다.
• 표면 밝기 프로파일의 브레이크 반경 이외의 영역에서 $g-i$ 색상 프로파일을 유도하고, 별 인구의 차이를 추론하기 위해 색상 기울기를 분석하였다.
• 가용한 CO(1-0) 측정값을 이용해 브레이크 반경과 은하계 질량, 분자의 가스 질량, 가스 비율 간의 상관관계를 분석하였다.
• 형상 유형(T-파라미터)과 은하군 중심 거리를 사용하여 환경적 분리와 구조적 진화를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Fornax 은하군 내 저형은하에서 디스크-브레이크 형태(Type II 대비 Type III)와 외부 디스크 색상 간의 관계는 무엇인가?
• RQ2 브레이크 반경, 내부 및 외부 스케일 길이, 구조적 파라미터가 은하계 질량과 분자의 가스 함량과 어떻게 상관관계를 가지는가?
• RQ3 저형은하에서 브레이크 반경을 초월해 감지 가능한 분자의 가스 성분이 존재하는가? 이는 디스크-브레이크의 기원에 대해 어떤 시사점을 갖는가?
• RQ4 형상적 분리(T > 5인 저형은하)는 은하군 중심 밀도와 환경적 과정과 어떻게 관련되어 있는가?
• RQ5 저형은하의 색상 기울기와 색상-등급 관계는 환경적 억제 또는 외부 교란에 의해 얼마나 반영되고 있는가?

주요 결과

• Type II 은하는 더 파란 외부 디스크를 보이며, Type III 은하는 더 빨간 외부 디스크를 보여, 서로 다른 진화 역사 또는 외부 영향을 시사한다.
• 브레이크 반경은 은하계 질량과 분자의 가스 질량 증가와 함께 증가하지만, 분자의 가스 비율 감소와 함께 감소함으로써, 가스 함량이 구조적 진화를 조절한다는 것을 시사한다.
• 내부 및 외부 디스크 스케일 길이는 절대 등급과 함께 단조롭게 증가하며, 다른 연구 결과와 일치한다.
• CO(1-0) 검출이 있는 은하들에 대해서는 측정 불확도 내에서 브레이크 반경을 초월해 냉각된 분자의 가스가 발견되지 않아, 가스 손실이 브레이크 형성의 원인이 될 수 있음을 시사한다.
• 형상적 분리가 관측됨: 60%의 저형은하(T > 5)는 고밀도의 타입-은하군 중심 영역 외부에 위치해 있으나, 형상 유형과 디스크-브레이크 유형 간에 상관관계는 없음.
• 평균 (g-i) 색상과 은하군 중심 거리 간에 유의미한 상관관계는 발견되지 않았지만, 색상-등급 관계는 유지됨으로써, 지역적 환경적 영향에도 불구하고 전반적인 구조적 및 인구적 경향이 지속됨을 시사한다.