[논문 리뷰] Towards DIB mapping in galaxies beyond 100 Mpc A radial profile of the lambda 5780.5 diffuse interstellar band in AM1353-272 B

A. Monreal‐Ibero, Peter M. Weilbacher외 6명|arXiv (Cornell University)|2018. 11. 07.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 31인용 수 10

한 줄 요약

이 연구는 국부군을 초월한 은하에서 λ5780.5 희박한 간섭계대(이하 DIB)의 공간적으로 해상도가 높은 검출을 처음으로 보고한다. MUSE 적층 스펙트로스코피를 통해 159 Mpc 떨어진 AM 1353-272B에서 수행되었으며, DIB 등가폭이 은하 중심에서 멀어질수록 감소하고, 이는 간섭계대 흡수와 관련이 있음을 확인하여, 외부 디스크 은하에서 전역적인 DIB-흡수 관계가 처음으로 확인되었다.

ABSTRACT

Context. Diffuse interstellar bands (DIBs) are non-stellar weak absorption features of unknown origin found in the spectra of stars viewed through one or several clouds of the interstellar medium (ISM). Research of DIBs outside the Milky Way is currently very limited. In particular, spatially resolved investigations of DIBs outside of the Local Group are, to our knowledge, inexistent. Aims. In this contribution, we explore the capability of the high-sensitivity integral field spectrograph, MUSE, as a tool for mapping diffuse interstellar bands at distances larger than 100 Mpc. Methods. We used MUSE commissioning data for AM1353-272 B, the member with the highest extinction of the Dentist's Chair, an interacting system of two spiral galaxies. High signal-to-noise spectra were created by co-adding the signal of many spatial elements distributed in a geometry of concentric elliptical half-rings. Results. We derived decreasing radial profiles for the equivalent width of the lambda 5780.5 DIB both in the receding and approaching side of the companion galaxy up to distances of similar to 4.6 kpc from the centre of the galaxy. The interstellar extinction as derived from the Ha/H beta line ratio displays a similar trend, with decreasing values towards the external parts. This translates into an intrinsic correlation between the strength of the DIB and the extinction within AM1353-272 B, consistent with the currently existing global trend between these quantities when using measurements for Galactic and extragalactic sightlines. Conclusions. It seems feasible to map the DIB strength in the Local Universe, which has up to now only been performed for the Milky Way. This offers a new approach to studying the relationship between DIBs and other characteristics and species of the ISM in addition to using galaxies in the Local Group or sightlines towards very bright targets outside the Local Group.

연구 동기 및 목표

• 고감도 적층 스펙트로스코피를 이용해 100 Mpc 이상 떨어진 은하에서 공간적으로 해상도가 높은 DIB 맵핑의 가능성을 입증하기 위해.
• 은하계 내에서 관측된 DIB-흡수 상관관계가, 다른 간섭계대 조건을 가진 외부 은하에서도 유지되는지 조사하기 위해.
• MUSE 및 유사한 장비가 외부 은하 환경에서 공간적으로 해상도가 높은 DIB를 탐색하는 데 어떻게 활용될 수 있는지 탐색하기 위해.
• 금속성, 복사장, 먼지 대 기체 비율과 같은 은하적 매개변수들이 외부 은하에서 DIB 강도에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 미래에 국부 우주 전역의 은하에서 2차원 DIB 맵핑을 위한 기반을 마련하여, 은하계를 초월한 간섭계대 연구를 가능하게 하기 위해.

제안 방법

• 159 Mpc 거리에 위치한 저광도이자 고흡수 성질을 가진 나선파란 은하인 AM 1353-272B의 MUSE 캘리브레이션 데이터를 사용하였다.
• 은하의 중심에서부터 원형 타원형 반경에 분포된 568개의 공간 요소 신호를 합쳐 고신호 대비비 신호 스펙트럼을 생성하였다.
• 은하 중심으로부터 약 4.6 kpc까지의 여섯 개의 고유한 반경 위치에서 λ5780.5 DIB의 등가폭을 측정하였다.
• 은하 전역에서 DIB 강도와 비교하기 위해 Hα/Hβ 선비율을 이용해 간섭계대 흡수를 유도하였다.
• 표준 별과 화이트 타임 플랫 캘리브레이션을 사용하여 표준 MUSE 파ip라인 처리(편향 제거, 평탄화, 파장 캘리브레이션, 플럭스 캘리브레이션)를 수행하였다.
• DIB 등가폭과 흡수의 반경 프로파일을 구성하고, 은하 디스크 전역에서 그 상관관계를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 현재의 적층 스펙트로스코프를 이용해 국부군을 초월한 은하에서 DIB를 공간적으로 해상도 있게 맵핑할 수 있는가?
• RQ2 은하계 내에서 관측된 DIB 강도와 간섭계대 흡수 간의 상관관계가, 다양한 간섭계대 조건을 가진 외부 디스크 은하에서도 유지되는가?
• RQ3 AM 1353-272B와 같이 고흡수성이며 성간별 폭발 영향을 받는 은하의 다양한 영역에서 DIB 강도는 어떻게 변화하는가?
• RQ4 금속성, 복사장, 먼지 대 기체 비율과 같은 은하 매개변수가 외부 은하에서 DIB-흡수 관계에 얼마나 영향을 미치는가?
• RQ5 외부 은하에서 2차원 DIB 맵핑이 다양한 간섭계대 환경을 탐색함으로써 DIB 매개변수의 물리적 성질을 제약하는 데 기여할 수 있는가?

주요 결과

• AM 1353-272B의 중심에서부터 반경 방향으로 λ5780.5 DIB의 등가폭이 감소하며, 이는 약 4.6 kpc까지 후퇴하는 측면과 접근하는 측면에서 일관된 프로파일을 보였다.
• Hα/Hβ 선비율을 통해 유도된 간섭계대 흡수 역시 은하의 외곽으로 갈수록 감소하며, DIB 경향과 유사하게 나타났다.
• AM 1353-272B 내부에서 DIB 등가폭과 흡수(E(B−V)) 사이에 강한 내재된 상관관계가 관측되었으며, 측정 오차 범위 내에서 은하 전역에서 일정한 비율을 유지하였다.
• AM 1353-272B의 DIB-흡수 관계는 은하계, M31 및 기타 외부 시선에서 관측된 전역 추세와 일치하며, 특히 나선파란 은하의 해상도 있는 연구를 고려할 때 잘 맞는다.
• AM 1353-272B의 데이터는 DIB-흡수 관계를 더 높은 등가폭과 E(B−V) 값으로 확장하며, 국부군의 큰 나선파란 은하에서 관측된 행동과 일치한다.
• 이 연구는 MUSE와 같은 고감도 장비를 이용해 국부군을 초월한 은하에서 2차원 DIB 맵핑이 가능함을 입증하였으며, 외부 은하 간섭계대 연구의 새로운 길을 열었다.