[논문 리뷰] VEGAS-SSS. A VST survey of elliptical galaxies in the southern hemisphere: analysis of small stellar systems. Testing the methodology on the globular cluster system in NGC3115

Michele Cantiello, Massimo Capaccioli외 12명|arXiv (Cornell University)|2014. 12. 01.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 94인용 수 12

한 줄 요약

이 연구는 원환형은하 NGC 3115의 소형은하계통(SSSs)에 대한 깊고 넓은 시야의 VST 설문조사(VEGAS-SSS)를 제시하며, $g$ 및 $i$-대역 이미징을 통해 65 kpc까지의 구형은하계(GCs)를 분석한다. 연구는 GC 색깔 이중성과 $r^{1/4}$ 표면 밀도 프로파일을 확인하고, 큰 반경까지의 색깔 기울기를 연장하며, 향후 분광학적 관측을 위한 UCD 및 GC 후보를 식별하여 대규모 SSS 설문조사의 방법론을 검증한다.

ABSTRACT

We present a study of globular clusters (GCs) and other small stellar systems (SSSs) in the field of NGC3115, observed as part of the VEGAS imaging survey, carried out with the VST telescope. We use deep g and i data of NGC3115, a well-studied lenticular galaxy with excellent scientific literature. This is fundamental to test the methodologies, verify the results, and probe the capabilities of the VEGAS-SSS. Leveraging the large field of view of the VST allow us to accurately study of the distribution and properties of SSSs as a function of galactocentric distance Rgc, well beyond ~20 galaxy effective radii, in a way not often possible. Our analysis of colors, magnitudes and sizes of SSS candidates confirms the results from existing studies, some of which carried out with 8-10m class telescopes, and further extends them to unreached Rgc distances, with similar accuracy. We find a color bimodality for the GC population and a r1/4 profile for the surface density of GCs as for the galaxy light profile. The radial color gradient of blue and red GCs previously found, for instance by the SLUGGS survey, is further extended out to the largest Rgc inspected, ~65 kpc. The surface density profiles of blue and red GCs taken separately are well approximated by a r1/4 density profile, with the fraction of blue GCs being slightly larger at larger Rgc. We do not find hints of a trend for the red GC and for the GC turnover magnitude to vary with radius, but we observe a ~0.2 mag difference in the turnover magnitude of the blue and red GCs subpopulations. Inspecting SSS sizes and colors we obtained a list of UCDs and GC candidates suitable for future spectroscopic follow-up. In conclusion, our study shows the reliability of the methodologies developed to study SSSs in the field of bright early-type galaxies, and the great potential of the VEGAS survey to produce original results on SSSs science.

연구 동기 및 목표

• 초기형 은하에서 소형은하계통(SSSs)을 탐지하고 특성화하는 넓은 시야 설문조사 방법론의 신뢰성을 시험하기 위해.
• NGC 3115의 구형은하계(GCs) 성질의 반경 범위를 20 유효반경을 초월해 약 65 kpc까지 확장하기 위해.
• 최소한의 오염으로 VST/OMEGACAM 데이터를 사용하여 GCs, UCDs 및 초탁소왜소은하를 식별하는 데의 활용 가능성을 검증하기 위해.
• 기존 고해상도 연구(예: ACS 데이터)와 비교하여 광학적 및 구조적 매개변수(예: 등급, 색깔, 크기)의 일관성을 평가하기 위해.
• 남반천 전체에 걸쳐 VEGAS 설문조사 프레임워크를 사용한 향후 SSS 설문조사의 기초를 마련하기 위해.

제안 방법

• 2.6m VST 망원경과 넓은 시야의 OMEGACAM 카메라를 사용한 깊은 $g$ 및 $i$-대역 이미징으로 넓은 시야를 커버한다.
• VEGAS-SSS 데이터에서 소스 탐지 및 광학 측정을 위해 소스 추출 도구를 사용하며, $g$ 및 $i$ 대역에서의 등급 및 색깔 측정을 수행한다.
• 확장된 소스의 반등속 반경($R_h$)을 추정하기 위해 IShape 알고리즘을 사용하여 SSS의 크기 기반 분류를 가능하게 한다.
• 정확도 및 오염 수준 평가를 위해 $R_h$ 추정치를 기존 허블 우주망원경(HST) ACS 데이터와 비교한다.
• 색깔–등급 기준과 크기 자르기 조건을 적용하여 후보를 GCs, UCDs 또는 기타 SSSs로 분류한다.
• 구조적 경향을 평가하기 위해 $r^{1/4}$ de Vaucouleurs 모델을 사용하여 파랑 및 빨간 GC 하위집단의 반경 표면 밀도 프로파일링을 수행한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 VEGAS-SSS 방법론은 대규모 은하중심 거리에서 초기형 은하의 구형은하계 및 기타 소형은하계통을 신뢰성 있게 탐지하고 특성화할 수 있는가?
• RQ2 NGC 3115의 파랑 및 빨간 구형은하계 하위집단의 반경 분포 및 구조적 성질은 기존 연구와 비교해 큰 반경에서 어떻게 다른가?
• RQ3 GC의 표면 밀도 프로파일이 어느 정도 de Vaucouleurs $r^{1/4}$ 법칙을 따르며, 이는 은하 빛 프로파일과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 GC 시스템의 전환 등급($M_g^{TOM}$) 또는 색깔에 반경에 따른 경향이 있는가, 이는 진화나 형성의 차이를 시사하는가?
• RQ5 VEGAS-SSS 설문조사에서는 20 유효반경을 초월한 영역에서도 향후 분광학적 관측을 위한 고위험도 후보(예: UCDs, GCs)를 식별할 수 있는가?

주요 결과

• NGC 3115의 구형은하계는 명확한 색깔 이중성을 보이며, 파랑 GC는 은하의 별 빛보다 더 넓게 퍼져 있고, 빨간 GC는 더 중심에 집중되어 있다.
• 파랑 및 빨간 GC 하위집단의 표면 밀도 프로파일은 de Vaucouleurs $r^{1/4}$ 프로파일로 잘 설명되며, 은하의 빛 분포와 일치한다.
• 파랑 및 빨간 GC에 대한 반경 색깔 기울기가 약 65 kpc까지 확인되어, 이전 SLUGGS 및 기타 설문조사 결과를 연장한다.
• GC의 전환 등급($M_g^{TOM}$)에 대해 유의미한 반경 경향은 발견되지 않았지만, 파랑 및 빨간 하위집단 간 약 0.2 mag의 차이가 관측되었다.
• 반경이 클수록 파랑 GC 비율이 약간 증가하여 더 넓은 허브 성분이 있음을 시사한다.
• 크기와 색깔 기반으로 초탁소왜소은하 및 GC 후보 목록을 식별하여 향후 분광학적 관측에 적합하다.