[논문 리뷰] UV Imaging of the Galaxy Cluster CL0939+4713 (Abell 851) at z=0.41

L. M. Buson, F. Bertola외 4명|ArXiv.org|1999. 10. 05.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 34인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 z=0.41에서의 먼 은하단 CL0939+4713에 대한 허블 우주망원경 WFPC2의 UV(F300W 및 F218W) 관측을 처음으로 수행하며, UV/광학 색-등급도 및 형태 분류를 결합하여 은하 집단의 진화를 조사한다. 연구 결과, 은하단 은하의 복귀 프레임 중간 UV에서 광학으로의 색은 수동 진화 모델과 일치하며, 질량이 큰 은하에서 관측되는 UV 상승 현상이 약 z ≈ 1–2에서 시작된 것으로 나타났다.

ABSTRACT

The first UV F300W and F218W WFPC2 observations of the rich galaxy cluster CL0939+4713 at z=0.41 are presented and discussed. UV/optical two-color and c-m diagrams of the sources detected in the F300W waveband are constructed. Thanks to pre-existing HST optical images of the same field a morphological classification for the majority of these objects is also provided. Moreover, taking advantage of recent redshift surveys along CL0939+4713 line of sight, separate diagrams comparing the properties of galaxies belonging to the cluster and to its close projected field are presented. Possible evolutionary effects in the UV from z~0.4 to present time are investigated by comparing the restframe [mid-UV-Optical] colors of galaxies in CL0939+4713 with balloon-borne data of the Coma cluster, as well as by resorting to suitable galaxy evolution models. Finally, current attempts to constrain the epoch of the UV-upturn onset in evolved populations by means of HST UV observations are discussed.

연구 동기 및 목표

• 허블 우주망원경 관측을 통해 z=0.41에서의 먼 풍부한 은하단에서의 복귀 프레임 UV 특성을 연구하기 위해.
• 지역 유사체인 코마 은하단과의 비교를 통해 은하단 은하의 진화 상태를 조사하기 위해.
• 이론적 모델과의 비교를 통해 진화된 은하 집단에서의 UV 상승 현상의 시작 시점을 제약하기 위해.
• 선형 방향의 적색편이 조사 결과를 활용하여 은하단 구성원과 전경/배경 은하를 분리하기 위해.
• 형태학적 및 환경적 영향이 초기형 은하에서 UV 등급과 색에 미치는 영향을 평가하기 위해.

제안 방법

• 은하단 영역 CL0939+4713에 대해 허블 우주망원경 WFPC2를 이용한 깊은 F300W(중간 UV) 및 F218W(근접 UV) 대역의 이미지 확보.
• 기존 HST 데이터에서 확보된 광학 광도측정과 F300W 검출 은하들을 이용해 UV/광학 이중색도 및 색-등급도 작성.
• HST 광학 이미지의 구조적 특징을 기반으로 검출된 은하의 형태 분류.
• 선형 방향의 적색편이 조사 결과를 활용하여 다이어그램 내에서 은하단 구성원와 투사된 필드 은하를 분리.
• z≈0.02에서의 코마 은하단에 대한 기상로봇 기반 데이터와 CL0939+4713 은하의 복귀 프레임 [중간 UV–광학] 색을 비교.
• 합성 은하 진화 모델을 적용하여 관측된 UV 색을 해석하고 UV 상승 현상의 시작 적색편이를 추정.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z=0.41에서의 은하단 CL0939+4713의 초기형 은하에서의 복귀 프레임 중간 UV에서 광학으로의 색 분포는 어떻게 되는가?
• RQ2 CL0939+4713 은하의 UV 특성은 가까운 곳의 코마 은하단과 비교해 어떻게 다를까? 이는 진화에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ3 관측된 색과 모델을 바탕으로, 진화된 은하 집단에서 UV 상승 현상이 약 어느 적색편이에서 시작되었을 것으로 보이는가?
• RQ4 형태학적 및 환경적 요소가 은하단 은하의 UV 등급과 색에 얼마나 큰 영향을 미치는가?
• RQ5 HST UV 관측을 통해 z≈0.4에서의 은하단 은하에서 수동 진화와 계속되는 별 형성 간의 차이를 구분할 수 있는가?

주요 결과

• CL0939+4713의 초기형 은하에서의 복귀 프레임 [중간 UV–광학] 색은 지역의 초기형 은하들과 일치하며, 이는 지속적인 별 형성의 흔적이 거의 없음을 시사한다.
• CL0939+4713 은하의 UV 색은 수동 진화 모델과 잘 맞아떨어지며, z≈0.4 이후로 UV에서의 진화가 거의 없음을 시사한다.
• 코마 은하단 데이터와의 비교를 통해, 질량이 큰 은하에서의 UV 상승 현상은 색의 진화를 바탕으로 약 z ≈ 1–2에서 시작된 것으로 보인다.
• 은하단 은하에서의 UV 상승 현상은 오래되고 금속 농도가 높은 별 집단에 더운 성분이 존재함으로써 가장 잘 설명된다.
• HST 이미지에서 유도된 은하 형태는 UV가 가장 밝은 천체들이 주로 밀도가 높고 구형 구조를 가진 초기형 은하임을 확인한다.
• 관측된 UV 색 분포는 UV 상승 현상이 계속적인 별 형성보다는 진화된, 수동적으로 진화하는 체계의 특성임을 지지한다.