[논문 리뷰] Is the shape of the luminosity profile of dwarf elliptical galaxies a useful distance indicator?

B. Binggeli, Helmut Jerjen|ArXiv.org|1997. 04. 03.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 1인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 난방은행성(은하수)의 Sersic 프로파일 형상 매개변수 n이 신뢰할 수 있는 은하간 거리 기준으로서 기능하는지 여부를 조사한다. Binggeli & Cameron(1991)의 고해상도 광도 프로파일을 이용해 128개의 비르고 은하수 dE 및 dS0에 대해 분석한 결과, n–광도 관계는 큰 내재 산란(σ_rms ≈ 0.7 mag)을 보이며 정밀한 거리 측정에 효과적이지 않다. 이는 이전에 이 방법을 통해 비르고 은하수에 타원형 구조가 존재한다는 주장에 반박하는 결과이다.

ABSTRACT

The shape of the surface brightness profile of dE galaxies, quantified by parameter n of Sersic's generalized profile law, has recently been put forward as new extragalactic distance indicator (Young & Currie 1994). Its application to the Virgo cluster has subsequently led to the claim that the Virgo dEs are not lying in the cluster core but are distributed in a prolate structure stretching from 8 to 20 Mpc distance (Young & Currie 1995). This claim is refuted here. We have fitted a Sersic law to the surface brightness profiles of 128 Virgo cluster dEs and dS0s from the photometry of Binggeli & Cameron (1991). The dispersion of the n-M relation is indeed large. However, we argue that this scatter is not due to the depth of the Virgo cluster, but is essentially intrinsic. Contrary to what one would expect from the cluster depth hypothesis, there is no clear velocity-``distance'' relation for a sample of 43 Virgo dEs and dS0s with known redshifts. The analysis of Young & Currie (1995) is hampered by the use of low-resolution photometry and flawed by the assumption that the n-M and n-R relations can be used independently. By combining different Sersic law parameters, the scatter of the scaling relations can be reduced somewhat, but never below sigma_{rms} approx 0.7 mag, at least for the Virgo cluster. For the purpose of distance measurements, this is comparable to what one can get already from the _{eff}-M relation for dEs, which does not require any profile modelling.

연구 동기 및 목표

• 난방은행성 은하에 대해 Sersic 프로파일 형상 매개변수 n이 거리 기준으로서 신뢰할 수 있는지 평가하기.
• n–광도 관계를 근거로 비르고 은하수 dE가 8에서 20 Mpc까지 연장되는 타원형 구조로 분포되어 있다는 주장의 타당성을 검증하기.
• 관측된 n–광도 관계의 산란이 은하수 깊이의 영향인지 또는 내재된 은하 성질 때문인지 분석하기.
• 독립적인 n–M 및 n–R 관계를 이용한 거리 추정의 타당성 평가하기.
• n–M 관계의 성능을 dE 거리 측정에 널리 쓰이는 <μ>_{eff}–M 관계와 비교하기.

제안 방법

• Binggeli & Cameron(1991)의 고해상도 표면 밝기 프로파일을 이용해 128개의 비르고 은하수 dE 및 dS0에 대해 Sersic의 일반화된 프로파일 법칙을 적합하였다.
• 프로파일 적합을 통해 유도된 Sersic 지수 n을 사용해 빛의 밝기 프로파일의 형상을 정량화하였다.
• 거리 기준으로서의 유용성을 평가하기 위해 n–광도(n–M) 및 n–효과 반경(n–R) 관계의 산란을 분석하였다.
• 깊이에 기인한 산란을 배제하기 위해, 알려진 적색이동을 가진 43개의 dE/dS0 샘플에서 속도–거리 상관관계를 검증하였다.
• 산란을 줄이기 위해 Sersic 매개변수(n, R_eff, μ_eff)를 다수 조합하였다.
• 프로파일 모델링이 필요 없는 기존의 <μ>_{eff}–M 관계와 비교하여 거리 정밀도를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Sersic 프로파일 형상 매개변수 n은 난방은행성 은하의 신뢰할 수 있는 은하간 거리 기준으로 사용될 수 있는가?
• RQ2 관측된 n–광도 관계의 산란은 주로 비르고 은하수의 깊이 때문인가, 아니면 내재된 은하 성질 때문인가?
• RQ3 n–M 관계가 은하수 깊이를 반영하고 있다면, 비르고 dE에서 속도–거리 상관관계가 존재하는가?
• RQ4 여러 개의 Sersic 매개변수를 조합하면 산란이 충분히 감소하여 거리 측정에 유용한가?
• RQ5 n–M 관계의 정밀도는 난방은행성 은하의 거리 측정에 널리 쓰이는 <μ>_{eff}–M 관계와 비교해 어떻게 되는가?

주요 결과

• 비르고 dE의 n–광도 관계는 σ_rms ≈ 0.7 mag의 큰 내재 산란을 보이며, 다수의 Sersic 매개변수를 조합해도 이 수준 이하로는 감소하지 않는다.
• 알려진 적색이동을 가진 43개의 비르고 dE/dS0 샘플에서 유의미한 속도–거리 상관관계가 없어, 산란이 은하수 깊이에 기인한다는 가설을 반박한다.
• n–M 관계를 근거로 한 비르고 은하수에 타원형 구조가 존재한다는 주장은 높은 내재 산란과 운동학적 근거 부족으로 인해 반박된다.
• 이전 연구(Yang & Currie 1995)에서 저해상도 광도 측정과 독립적인 n–M 및 n–R 관계의 가정이 체계적 오류를 야기하였다.
• 프로파일 모델링이 필요 없는 <μ>_{eff}–M 관계는 프로파일 모델링이 필요한 방법보다 유사하거나 더 높은 거리 정밀도를 제공하므로 실용성이 높다.
• Sersic 프로파일 형상 매개변수 n은 내재 산란이 크고 은하수 환경에서 신뢰성이 떨어지므로 난방은행성 은하의 거리 기준으로는 유용하지 않다.