[논문 리뷰] The population of barred galaxies in the local universe I. Detection and characterisation of bars

J. A. L. Aguerri, J. Méndez‐Abreu외 1명|ArXiv.org|2009. 01. 15.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 112인용 수 135

한 줄 요약

이 연구는 스ローン 디지털 천문도서관의 r-대역 이미징을 활용하여 2,106개의 디스크은하의 부피 제한 샘플을 분석하여 바를 탐지하고 특성화한다. 바의 비율은 45%로 나타나며, 늦은 유형의 나선은하는 초기 유형이나 렌티큘러 은하보다 짧고 약한 바를 지닌다. 또한 바의 특성은 주변 은하의 형태와 중심 농도와 강하게 상관되지만 국소 환경과는 상관이 없다는 것이 드러났다.

ABSTRACT

(Abridge) Bars are very common in the centre of the disc galaxies, and they drive the evolution of their structure. A volume-limited sample of 2106 disc galaxies extracted from the Sloan Digital Sky Survey Data Release 5 was studied to derive the bar fraction, length, and strength as a function of the morphology, size, local galaxy density, light concentration, and colour of the host galaxy. The bars were detected using the ellipse fitting method and Fourier analysis method. The ellipse fitting method was found to be more efficient in detecting bars in spiral galaxies. The fraction of barred galaxies turned out to be 45%. A bar was found in 29% of the lenticular galaxies, in 55% and 54% of the early- and late-type spirals, respectively. The bar length (normalised by the galaxy size) of late-type spirals is shorter than in early-type or lenticular ones. A correlation between the bar length and galaxy size was found with longer bars hosted by larger galaxies. The bars of the lenticular galaxies are weaker than those in spirals. Moreover, the unimodal distribution of the bar strength found for all the galaxy types argues against a quick transition between the barred and unbarred statues. There is no difference between the local galaxy density of barred and unbarred galaxies. Besides, neither the length nor strength of the bars are correlated with the local density of the galaxy neighbourhoods. In contrast, a statistical significant difference between the central light concentration and colour of barred and unbarred galaxies was found. Bars are mostly located in less concentrated and bluer galaxies. These results indicate that the properties of bars are strongly related to those of their host galaxies, but do not depend on the local environment.

연구 동기 및 목표

• 지역 우주 내 통계적으로 유의미한 디스크 은하 샘플에서 바의 비율을 결정하고, 바의 길이와 강도를 특성화한다.
• 바의 특성이 주변 은하의 형태, 크기, 빛 농도, 색상 및 국소 환경과 어떻게 상관되는지 조사한다.
• 바의 형성과 진화가 내재된 과정에 의해 이뤄지는지 아니면 외부 환경적 요인에 의해 이뤄지는지 평가한다.
• 모의 이미징을 사용하여 바 탐지 방법을 校정하여 바의 길이와 강도 측정의 정확성을 확보한다.
• 바가 중심 농도가 낮고 파란 은하에서 더 흔하고, 중심 농도가 높은 렌티큘러 은하에서는 덜 흔하다는 가설을 시험한다.

제안 방법

• 스ローン 디지털 천문도서관 데이터 배포 5에서 제공하는 부피 제한 샘플의 2,106개 디스크 은하에 대한 r-대역 이미지를 사용한다.
• 타원형 근사와 푸리에 분석을 적용하여 바의 특성을 탐지하고 측정하였으며, 인위적 은하 이미지에 대한 광범위한 시뮬레이션을 통해 검증하였다.
• 계산된 바의 길이 측정값을 교정하기 위해 다양한 유형의 모의 바(Ferrers, Freeman, 평탄한 형태)를 사용하여 체계적인 과소평가를 보정하였다.
• Abraham & Merrifield(2000)의 매개변수화 방식을 사용하여 바의 강도를 정의하였으며, 이는 바의 타원도에 기반한다.
• 은하의 형태(은하형 S0, 초기형, 늦은 유형 나선은하)로 분류하고, 은하 크기와 빛 농도를 측정하였으며, 5번째 최근접 이웃 방법을 사용하여 국소 은하 밀도를 평가하였다.
• Kolmogorov-Smirnov 검정과 상관 분석을 수행하여 관측된 관계의 통계적 유의성을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 부피 제한 샘플의 지역 디스크 은하에서 바의 비율은 얼마이며, 은하 형태에 따라 어떻게 달라지는가?
• RQ2 바의 길이와 강도는 은하 크기, 빛 농도, 색상과 어떻게 상관되는가?
• RQ3 바의 특성에 국소 은하 밀도 또는 환경적 맥락이 유의미하게 영향을 미치는가?
• RQ4 측정 편향이 바의 길이 추정에 어느 정도 영향을 미치며, 이를 경험적으로 보정할 수 있는가?
• RQ5 바 강도의 단일 모드 분포는 연속적인 진화 시나리오를 지지하는가, 아니면 주기적인 바 형성과 파괴를 뜻하는가?

주요 결과

• 샘플 전체에서 바의 비율은 45%이며, 초기형 나선은하의 55%, 늦은 유형 나선은하의 54%, 렌티큘러 은하의 29%에서 바가 관측되었다.
• 은하 크기로 정규화한 바의 길이는 렌티큘러 은하에서 초기형 또는 늦은 유형 나선은하보다 유의미하게 길며, Kolmogorov-Smirnov 검정을 통해 통계적으로 유의미한 차이로 확인되었다.
• 모든 형태 유형에서 바의 길이와 은하 크기 사이에 정적 상관관계가 존재하며, 늦은 유형 나선은하에서 가장 강하게(상관계수 r = 0.52), 렌티큘러 은하에서 가장 약하게(r = 0.38) 나타났다.
• 렌티큘러 은하의 바는 나선은하의 바보다 약하다. 중앙값 바 강도는 S0에서 0.16, 초기형 나선은하에서 0.19, 늦은 유형 나선은하에서 0.20이었다.
• 바가 있는 은하와 없는 은하 사이에 국소 은하 밀도에 유의미한 차이가 없었으며, 바의 길이나 강도는 국소 환경과도 상관이 없었다. 특히 밀도가 높은 지역(log(Σ₅) > 0 Gal/Mpc²)에서도 마찬가지였다.
• 바가 있는 은하는 주로 중심 농도가 낮고 파란 은하에서 발견되었으며, 중심 빛 농도가 바 형성 억제의 핵심 요인임을 시사한다. 이는 N-body 시뮬레이션과 일치한다.