[論文レビュー] Deep Surface Brightness Profiles of Spiral Galaxies from SDSS Stripe82: Touching Stellar Halos

Judit Bakos, Ignacio Trujillo|arXiv (Cornell University)|Apr 13, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 2被引用数 18

ひとこと要約

深さのあるSDSS Stripe82の画像を用い、μr′ ≈ 30 mag arcsec⁻²に達するまで、この研究では、遅れ型スパイラル銀河の星彩のハローが、~28 mag arcsec⁻²を超えてディスクの光分布関数を滑らかに延長していることが明らかになった。これは、古典的なタイプIIIプロファイル分類に挑戦するものである。ハロー寄与分（全光度の1–5％、合体の際には最大10％）は、以前に誤ってタイプIIIと分類されたプロファイルを説明するものであり、一部のハローでは極めて赤い（g′−r′ > 1）色が観測され、これは下位質量関数が重い初期質量関数（IMF）を示唆している。

ABSTRACT

Using SDSS Stripe82 data we have obtained deep radial surface brightness profiles of 7 face-on to intermediate inclined late-type spirals down to \sim 30 mag arcsec^-2 in the r'-band. We do not find any evidence for a sharp cut-off of the light distribution of the disks but a smooth continuation into the stellar halos of galaxies. Stellar halos start to affect the surface brightness profiles of the galaxies at \sim 28 mag arcsec^-2, and at a radial distance of \sim 4-10 inner scale-lengths. We find that the light contribution from the stellar halo could be responsible of previous classification of surface brightness profiles as Type III in late-type galaxies. In order to estimate the contribution of the stellar halo light to the total galaxy light, we carried out a Bulge/Disk/Stellar Halo decomposition by simoultaneously fitting all components. The light contribution of the halo to the total galaxy light varies from ~ 1% to ~ 5%, but in case of ongoing mergers, the halo light fraction can be as high as ~ 10%, independently of the luminosities of the galaxies. We have also explored the integrated (g'-r') color of the stellar halo of our galaxies. We find (g'-r') colors ranging from ~ 0.4 to ~ 1.2. By confronting these colors with model predictions, we encounter problems to fit our very red colors onto stellar population grids with conventional IMFs. Very red halo colors can be attributed to stellar populations dominated by very low mass stars of low to intermediate metallicity produced by bottom-heavy IMFs.

研究の動機と目的

• 深さのある光度測定を用いて、遅れ型スパイラル銀河の明るくない外側ディスクおよび星彩のハローの構造と星の集団を調査すること。
• 星彩のハローが、遅れ型スパイラル銀河で観測されたタイプIII表面輝度プロファイルの原因であるかどうかを特定すること。
• 星彩のハローが全銀河光に対して果たす寄与と、その光度的および集団的性質を評価すること。
• 星彩のハローで観測された極めて赤い（g′−r′）色の起源を探索し、初期質量関数（IMF）の変化がもたらす意味を検討すること。
• 最近の相互作用がハロー光の割合やプロファイルの形状に与える影響を検討すること。

提案手法

• SDSS Stripe82から、表面輝度レベルが~30 mag arcsec⁻²に達するまで、r′バンドの深さのある画像を取得した。
• 合成・スタックされたデータを用いて、7つの正面または中程度の傾きを示す遅れ型スパイラル銀河について、深さのある半径方向表面輝度プロファイルを構築した。
• バーレルジ・ディスク・スターハローの同時光度分解を実施し、各成分を分離し、光度割合を定量した。
• 星彩のハローの統合的（g′−r′）色を測定し、星の集団合成モデル（MILES SSPモデル）と比較した。
• 色プロファイルと構造的分解を用いて、折り返し形状に基づき、銀河をタイプI、II、またはIIIに分類した。
• 最近の相互作用がハロー光の割合とプロファイル形状に与える影響を分析し、星の流れなどの潮汐的特徴を同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 星彩のハローは、遅れ型スパイラル銀河の観測されたタイプIII表面輝度プロファイルにどの程度寄与しているのか。
• RQ2 星彩のハローの全銀河光に対する光度割合は何か。また、銀河の相互作用歴に応じてどのように変化するのか。
• RQ3 なぜ一部の星彩のハローは、標準的な星の集団モデルと整合しない、極めて赤い（g′−r′ > 1）色を示すのか。
• RQ4 下位質量関数が重い初期質量関数（IMF）が、遅れ型スパイラル銀河の星彩のハローで観測された赤色の色を説明できるか。
• RQ5 深さのある表面輝度プロファイルは、外側ディスクおよびハローの真の構造をどのように明らかにし、銀河形成モデルにどのような意味を持つのか。

主な発見

• 星彩のハローは、通常、4–10ディスクスケール長以上を過ぎたあたりで、μr′ ≈ 28 mag arcsec⁻²の時点で表面輝度プロファイルに影響し始める。
• 星彩のハローが全銀河光に寄与する割合は、~1%から~5%の間であり、進行中の合体がある銀河では~10%にまで増加する。
• タイプIII表面輝度プロファイルの多くは、星彩のハローの存在によって説明可能であり、内在的なディスクの折り返しによるものではない。これは、以前の分類に疑問を呈するものである。
• 極めて赤い（g′−r′ > 1）ハローの色が観測され、これは標準的な星の集団モデルと通常のIMFを用いたものでは再現できない。
• これらの赤色の色は、非常に低質量星が下位質量関数に従って形成された星の集団によって最もよく説明される。
• NGC 1068では、巨大な星の流れと、明るさがMr′ ≈ -14のやや暗い衛星が検出され、進行中または最近の相互作用活動を示唆している。