[論文レビュー] Stellar Systems in the direction of the Hickson Compact Group 44 - I. Low Surface Brightness Galaxies

A. V. Smith Castelli, F. R. Faifer+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 1, 2016

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 45被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、深紫外GEMINI-GMOS画像を用いて、NGC 3193に近接し、Hickson Compact Group 44 (HCG 44) に投影された2つの低表面ねらい度 (LSB) 銀河の光度的解析を実施した。これらの銀河は、超拡散銀河 (UDG) と一致する構造的パラメータを示しており、拡張した有効半径 (0.3–4.5 kpc) と低表面ねらい度 (μg′ ≈ 27 mag arcsec⁻²) を示しており、通常の早期型銀河とは異なる形成シナリオを示唆している。また、球状星団の関連性が示唆されており、高密度環境への可能性ある所属を示している。

ABSTRACT

Context. In spite of the numerous studies of low-luminosity galaxies in different environments, there is still no consensus about their formation scenario. In particular, a large number of galaxies displaying extremely low-surface brightnesses have been detected in the last year, and the nature of these objects is under discussion. Aims. In this paper we report the detection of two extended low-surface brightness (LSB) objects (mueff_g'~27 mag) found, in projection, next to NGC 3193 and in the zone of the Hickson Compact Group (HCG) 44, respectively. Methods. We analyzed deep, high-quality, GEMINI-GMOS images with ELLIPSE within IRAF in order to obtain their brightness profiles and structural parameters. We also search for the presence of globular clusters (GC) in these fields. Results. We have found that, if these LSB galaxies were at the distances of NGC 3193 and HCG 44, they would show sizes and luminosities similar to those of the ultra-diffuse galaxies (UDGs) found in the Coma cluster and other associations. In that case, their sizes would be rather larger than those displayed by the Local Group dwarf spheroidal (dSph) galaxies. We have detected a few unresolved sources in the sky zone occupied by these galaxies showing colors and brightnesses typical of blue globular clusters. Conclusions. From the comparison of the properties of the galaxies presented in this work, with those of similar objects reported in the literature, we have found that LSB galaxies display sizes covering a quite extended continous range (reff ~ 0.3 - 4.5 kpc), in contrast to "normal" early-type galaxies, which shows reff ~ 1.0 kpc with a low dispersion. This fact might be pointing to different formation processes for both types of galaxies.

研究の動機と目的

• HCG 44の方向に検出された2つの低表面ねらい度 (LSB) 銀河の構造的および光度的性質を調査すること。
• これらのLSB銀河がHCG 44と物理的に関連しているのか、それとも背景/前方の天体であるのかを評価すること。
• これらのLSB銀河の領域に球状星団 (GC) の候補が存在するかを調査し、それらの可能性ある所属と形成歴を推察すること。
• 既知の超拡散銀河 (UDG) や矮星銀河 (dSph) の構造的パラメータと比較することで、形成シナリオを検討すること。

提案手法

• 2つのLSB銀河の表面ねらい度プロファイルを分析するために、深紫外で高品質なGEMINI-GMOS画像データを用いた。
• 表面ねらい度プロファイルの抽出および有効半径 (re) や表面ねらい度 (μeff) などの構造的パラメータの導出に、IRAFのELLIPSEタスクを適用した。
• g′バンドにおける光度測定値を用いて、光度と表面ねらい度を推定した。μeff,g′ ≈ 27 mag arcsec⁻² であった。
• LSB銀河の領域に、青色球状星団に典型的な色と明るさを示す非解像化された天体の存在を評価した。
• 文献からの距離モジュラス (例：NGC 3193 に対して 34 Mpc) を仮定し、物理的サイズと光度を推定した。
• 既知のUDG (例：へちわり銀河団) やdSph銀河と比較分析を行い、形成シナリオを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2つの低表面ねらい度銀河は、HCG 44と物理的に関連しているのか、それとも背景/前方の天体なのか？
• RQ2 HCG 44 や NGC 3193 の距離にあるものと仮定した場合、これらのLSB銀河の構造的パラメータ (有効半径、光度、表面ねらい度) はどのようになるか？
• RQ3 これらのLSB銀河の領域に、球状星団に類似した非解像化された天体が存在するか？ これはどのような形成歴を示唆するか？
• RQ4 これらのLSB銀河のサイズと構造的性質は、通常の早期型銀河や超拡散銀河 (UDG) と比べてどのように異なるか？
• RQ5 観測された性質は、特に現地形成または潮汐的起源のシナリオと比較して、LSB銀河の形成メカニズムについて何を示唆するか？

主な発見

• NGC 3193 の距離 (34 Mpc) に位置するものと仮定した場合、2つのLSB銀河の有効半径は 0.3～4.5 kpc の範囲にあり、超拡散銀河 (UDG) のサイズ範囲に位置する。
• これらの銀河は極めて低い表面ねらい度 (μeff,g′ ≈ 27 mag arcsec⁻²) を示しており、早期型銀河集団の最も暗い側に一致する。
• 両方のLSB銀河の領域に、青色球状星団に典型的な色と明るさを示す非解像化された天体が数個検出され、球状星団系の可能性が示唆された。
• LSB銀河の有効半径分布は、通常の早期型銀河 (re ≈ 1.0 kpc) よりもはるかに広範囲 (0.3–4.5 kpc) にわたっており、異なる形成メカニズムの可能性を示唆している。
• 非解像化された天体が球状星団であると確認された場合、銀河は「明るい銀河の失敗」というシナリオに一致するが、サンプルに赤色球状星団が存在しないことから、それとは異なる可能性がある。
• HCG 44 という高密度環境に2つのLSB銀河が存在する（グループ総数の約33％を占める）ことは、このような矮星銀河の潮汐的起源を支持するものであり、Hunsbergerら (1996) の予測と一致する。