[论文解读] Low Surface Brightness Galaxies around the HDF-S: I. Object extraction and photometric results

L. Haberzettl, D. J. Bomans+2 more|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|Jan 28, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 40被引用 5

一句话总结

本研究利用超灵敏的NOAO深空广域巡天数据（极限表面亮度 μ_BW ~ 29 mag arcsec⁻²），对哈勃深空南场（HDF-S）中心0.76 deg²区域内的低表面亮度（LSB）星系进行了深度测光调查。通过结合空间滤波与人工目视检查以识别暗弱天体，以及对较亮天体的自动检测，作者共识别出12个LSB星系候选体，其中包括三个中心表面亮度极低的星系（μ₀,BW ≤ 25 mag arcsec⁻²），其表面密度达到以往CCD巡天的四倍。

ABSTRACT

This study reports on photometric results of a search for LSB galaxies in a 0.76deg^2 field centered on the HDF-S. We present results from photometric analysis of the derived sample galaxies and compare number densities to results of former surveys. We used public data from the NOAO Deep Wide-Field survey and the multi-wavelength Goddard Space Flight Center survey. The former reaches a limiting surface brightness of mu_BW~29 magarcsec^-2 and is therefore one of the most sensitive ground based data sets systematically analyzed for LSB galaxies. To reduce the contamination by High Surface Brightness (HSB) galaxies at higher redshift, mimicking LSBs due to the ''Tolman Dimming'' effect, we placed a lower diameter limit of 10.8 arcsec and compared the colors of our candidate galaxies with the redshift tracks of 5 ''standard'' HSB galaxy types. We report the detection of 37 galaxies with low apparent central surface brightness (mu_BW>=22 magarcsec^-2). Using color-color diagrams we were able to derive a subsample of 9 LSB galaxy candidates with intrinsic central surface brightnesses below mu_(0,BW)=22.5 magarcsec^-2 and diameters larger than the preselected size limit of 10.8 arcsec. We selected three additional LSB candidates due to there extreme low blue central surface brightness (mu_BW>=25 magarcsec^-2). These galaxies were only found in the larger and more sensitive NOAO data. So finally we derived a sample of 12 LSB galaxy candidates and therfore this survey results in a four times higher surface density than other CCD based surveys for field galaxies before.

研究动机与目标

• 将低表面亮度（LSB）星系的参数空间扩展至更低的中心表面亮度、更小的尺寸以及更高的数量密度。
• 克服以往巡天中因表面亮度和星等极限导致的LSB星系检测选择性偏差。
• 利用多波段测光，在哈勃深空南场周围一个深度广域区域中识别并表征LSB星系。
• 通过颜色-颜色图和最小直径阈值10.8 arcsec，减少高红移高表面亮度（HSB）星系因Tolman衰减效应而被误认为LSB星系的污染。

提出的方法

• 利用NOAO深空广域巡天和戈达德空间飞行中心多波段巡天的公开深度CCD成像数据，达到μ_BW ~ 29 mag arcsec⁻²的极限表面亮度。
• 采用两步检测方法：对暗弱LSB星系（μ_BW ≥ 24 mag arcsec⁻²）使用空间滤波结合人工目视检查，对较亮天体（μ_BW ≥ 22 mag arcsec⁻²）采用自动源检测。
• 利用颜色-颜色图区分真实LSB星系与因Tolman衰减效应而被误判的高红移HSB星系，将候选体颜色与五种标准HSB星系类型的红移轨迹进行比较。
• 设定最小直径10.8 arcsec的限制，以排除因衰减效应而可能被误认为LSB星系的紧凑高红移HSB星系。
• 对所有候选体在B和R波段进行表面亮度轮廓拟合，以评估截断、反截断等结构特征。
• 根据内在中心表面亮度（μ₀,BW ≤ 22.5 mag arcsec⁻²）、尺寸和极端暗淡性（μ_BW ≤ 25 mag arcsec⁻²）筛选最终的LSB候选体。

实验结果

研究问题

• RQ1 在HDF-S周围一个深度广域区域中，LSB星系的表面亮度分布如何？与以往巡天相比有何差异？
• RQ2 超深地面望远镜成像能否探测到中心表面亮度低于Freeman极限（μ₀,BW = 21.65 mag arcsec⁻²）的LSB星系？
• RQ3 高红移HSB星系在多大程度上会因Tolman衰减效应而被误认为LSB星系？这种污染在多大程度上可被减少？
• RQ4 新识别出的LSB星系的表面亮度轮廓中存在哪些结构特征（如截断、反截断）？
• RQ5 本调查中LSB星系的最终表面密度是多少？与以往基于CCD的巡天相比有何差异？

主要发现

• 该调查在B_W波段检测到37个视中心表面亮度≤ 22 mag arcsec⁻²的星系，表明暗淡天体高度集中。
• 在9个LSB星系候选体中，其内在中心表面亮度低于μ₀,BW = 22.5 mag arcsec⁻²，且直径超过10.8 arcsec。
• 另有三个极端LSB候选体因蓝光中心表面亮度极低（μ_BW ≤ 25 mag arcsec⁻²）而被识别，全部仅在更深的NOAO数据中被探测到。
• 其中一个极端LSB候选体LSB J22320-60381的中心表面亮度最低，测得μ₀,BW = 26.91 mag arcsec⁻²，为目前已知最暗的星系之一。
• 对12个候选体的表面亮度轮廓分析揭示了多种结构特征，包括10个星系中可见的截断，以及3个星系中的反截断，表明其盘面演化过程复杂。
• 最终的12个LSB星系候选体样本的表面密度约为每平方度4个LSB星系，较以往基于CCD的场星系巡天高出四倍。