[논문 리뷰] The radial scale length of the Milky Way

Carlos Porcel, F. Garzón외 2명|arXiv (Cornell University)|1997. 10. 17.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 두 마이크론 은하계 조사(TMGS)에서 확보한 적외선 K-대역 광도 측정 자료를 이용해 은하수의 디스크의 반경 방향 스케일 길이를 결정한다. 은하계 평면에서 5° 이상 위아래에 위치한 영역에서 절대 등급이 거의 일정한 K2-K5 III 거성들을 선별함으로써, 저자들은 스케일 길이 2.1 ± 0.3 kpc를 유도하였으며, 이는 유사한 외부 spiral 은하에서 관측된 일반적인 값과 일치한다.

ABSTRACT

The radial scale length of the exponential component of the disc of the Milky Way has been determined in the near infrared. We have used the TMGS (Two Micron Galactic Survey) database which contains positions and K-magnitudes of about 700.000 stars distributed in serveral regions along the galactic plane. From those we have selected areas more than $5^\circ$ off the plane to minimize the effect of extinction and the contributions of the young disc; and with longitudes ranging from $30^\circ$ to $70^\circ$, to avoid contaminations from the central bulge, the bar and the molecular ring, in the inner end, and from the local arm, the warp and the truncation of the disc, in the outer end. We observed stars with magnitude $ 9 \leq m_K \leq 10 $. The use of the NIR K-band also reduces the effect of extinction. In the observation region, m_K=9.5 mag stars are K2-K5 III stars, with an absolute magnitude that is nearly constant, which also greatly simplifies the problem. We have obtained the value $2.1 \pm 0.3 kpc$ for the radial scale length, which is a typical value when compared with external galaxies of similar types.

연구 동기 및 목표

• 확산을 최소화한 강력한 방법을 사용하여 은하수 디스크의 반경 방향 스케일 길이를 결정하는 것.
• 중앙 볼지, 바, 분자 고리, 외부 디스크 특성(왜곡, 단절 등)으로 인한 오염을 줄이는 것.
• 거의 일정한 절대 등급을 지닌 K2-K5 III 거성의 K-대역 등급을 활용하여 거리 추정을 단순화하는 것.
• 확산과 젊은 디스크 기여를 최소화하기 위해 은하계 평면에서 5° 이상 떨어진 영역을 선택함으로써 정확도를 향상시키는 것.
• 외부 spiral 은하의 측정치와 비교 가능한 결과를 제공하여 은하수 구조에 대한 이해를 향상시키는 것.

제안 방법

• 약 70만 개의 별의 위치와 K-등급을 포함하는 두 마이크론 은하계 조사(TMGS) 데이터베이스를 활용하였다.
• 확산을 줄이고 강한 디스크 구조 오염을 피하기 위해 은하계 위도가 5°를 초과하는 영역을 선선택하였다.
• 내부 구조(볼지, 바, 분자 고리)와 외부 특성(지역 자지, 왜곡, 단절)을 피하기 위해 은하계 경도를 30°에서 70° 사이로 제한하였다.
• 절대 등급이 거의 일정한 K2-K5 III 거성에 해당하는 K-등급이 9에서 10 사이인 별들을 선별하였다.
• 은하간 확산 영향을 최소화하기 위해 K-대역을 사용함으로써, 거리 및 스케일 길이 추정 정확도를 향상시켰다.
• 선택된 영역에서 관측된 표면 밝기 프로파일에 지수 디스크 모델을 적합시켜 반경 방향 스케일 길이를 유도하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 근적외선 K-대역에서 측정한 은하수 디스크의 반경 방향 스케일 길이는 얼마인가?
• RQ2 스케일 길이 추정에서 비디스크 구조로 인한 확산과 오염은 어떻게 최소화할 수 있는가?
• RQ3 절대 등급이 거의 일정한 K2-K5 III 거성은 디스크 스케일 길이 측정 정확도를 어느 정도 향상시키는가?
• RQ4 유도된 스케일 길이는 유사한 형태 유형을 가진 외부 spiral 은하의 값과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 주요 구조적 특성들을 피한 잘 정의된 비평면 영역에서 일관되고 신뢰할 수 있는 스케일 길이를 확보할 수 있는가?

주요 결과

• 근적외선 K-대역 광도 측정 자료를 이용해 은하수 디스크의 반경 방향 스케일 길이가 2.1 ± 0.3 kpc로 측정되었다.
• 절대 등급이 거의 일정한 K2-K5 III 거성의 사용은 거리 추정을 크게 단순화시키며 정확도를 향상시켰다.
• 선택된 관측 영역(30° ≤ l ≤ 70°, |b| > 5°)은 중앙 볼지, 바, 분자 고리 및 외부 디스크 특성으로부터의 오염을 효과적으로 피했다.
• 유도된 스케일 길이는 유사한 형태 유형을 가진 외부 spiral 은하에서 관측된 일반적인 값과 일치한다.
• 근적외선 K-대역 자료는 은하간 확산의 영향을 줄여 측정의 신뢰성을 향상시켰다.
• 결과는 은하수의 항성 디스크에 대해 근적외선 영역에서 지수 디스크 모델의 적용 가능성을 뒷받침한다.