[논문 리뷰] Structural analysis of star-forming blue early-type galaxies: Merger-driven star formation in elliptical galaxies

Koshy George|arXiv (Cornell University)|2016. 12. 13.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 66인용 수 12

한 줄 요약

이 연구는 SDSS r-대역 이미징을 통한 구조 분석을 통해 은하 형성 중인 파란 초기형은하(ETG)를 조사하며, 최근 기름기 많은 난쟁이 은하와의 경량 합성으로 인해 은하 형성이 유도된 것으로 보인다. 잔여 이미지에서는 상호작용의 흔적이 드러나며, 이들은 정상적인 타원은하 스케일링 관계를 따르고 있어 연료 고갈 후 휴면 상태의 빨간색 시퀀스 은하로 진화할 잠시 동안의 체계임을 시사한다.

ABSTRACT

Star-forming blue early-type galaxies at low redshift can give insight to the stellar mass growth of L$*$ elliptical galaxies in the local Universe. We wish to understand the reason for star formation in these otherwise passively evolving red and dead stellar systems. The fuel for star formation can be acquired through recent accretion events such as mergers or flyby. The signatures of such events should be evident from a structural analysis of the galaxy image. We carried out structural analysis on SDSS $r$-band imaging data of 55 star-forming blue elliptical galaxies, derived the structural parameters, analysed the residuals from best-fit to surface brightness distribution, and constructed the galaxy scaling relations. We found that star-forming blue early-type galaxies are bulge-dominated systems with axial ratio $>$ 0.5 and surface brightness profiles fitted by Sersic profiles with index ($n$) mostly $>$ 2. Twenty-three galaxies are found to have $n$ $

연구 동기 및 목표

• 저적색 이동성의 은하 형성 중인 파란 초기형은하(ETG)의 구조적 성격을 규명하고, 정상적인 타원은하 형태임을 확인한다.
• 기본적으로 침체된 빨간색·죽은 타원은하에서 지속적인 은하 형성의 기원을 조사한다.
• 최근의 가속 사건, 예를 들어 경량 합성과 같은 것이 이 시스템 내의 가스와 은하 형성의 존재를 설명할 수 있는지 평가한다.
• 파란 ETG의 진화적 운명과 지역 L* 타원은하의 별질량 성장에서의 역할을 검토한다.
• 이들 은하가 정상적인 타원은하의 표준 은하 스케일링 관계와 구조적 파rameter를 따르는지 확인한다.

제안 방법

• 55개의 은하 형성 중인 파란 ETG의 SDSS r-대역 이미징 데이터에 대해 구조 분석을 수행하였다.
• Sersic 프로파일을 사용하여 표면 밝기 프로파일을 피팅하여 Sersic 지수(n), 축비, 효과적 반경 등의 구조적 파rameter를 유도하였다.
• 최적 피팅 프로파일을 제거한 잔여 이미지를 분석하여 최근 상호작용의 흔적을 나타내는 구조적 특징을 탐지하였다.
• 특히 Kormendy 관계를 포함한 은하 스케일링 관계를 구성하여 파란 ETG와 정상적인 타원은하를 비교하였다.
• 광도, 은하 형성률(SFR), 상호작용 흔적을 상관관계 분석하여 합성 유도 은하 형성의 경향을 평가하였다.
• Kennicutt(1998)에 의해 校정된 Hα 광도를 사용하여 SFR 추정치를 도출하여 은하 형성 활동을 정량화하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하 형성 중인 파란 ETG는 정상적인 타원은하와 구조적으로 일치하는가, 아니면 디스크 성분이나 최근의 교란 현상의 흔적이 있는가?
• RQ2 최근의 경량 합성이 침체된 타원은하에서 은하 형성을 유도하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 더 높은 광도와 더 높은 SFR을 보이는 은하가 잔여 이미지에서 더 강한 상호작용 흔적을 보일까?
• RQ4 파란 ETG의 스케일링 관계(예: Kormendy 관계)는 일반적인 빨간 시퀀스 타원은하와 어떻게 비교되는가?
• RQ5 최근에 확보한 가스가 고갈된 후 파란 ETG의 진화적 운명은 무엇인가?

주요 결과

• 은하 형성 중인 파란 ETG는 주로 부르스가 지배적이며 축비 > 0.5이고 Kormendy 관계를 따르며, 이는 정상적인 타원은하와의 구조적 일치를 시사한다.
• 대부분의 은하에서 Sersic 지수(n) 값이 > 2이므로 타원은하 성격이 확인되며, 23개의 은하에서 n < 2이므로 디스크 성분이 존재할 가능성도 제기된다.
• 표면 밝기 프로파일 피팅 후 잔여 이미지 분석에서 tidal 꼬리와 껍질 같은 구조적 특징이 드러나, 32개의 은하에서 최근 상호작용의 흔적이 확인되었다.
• 고광도 파란 ETG는 상호작용 흔적과 높은 은하 형성률(0.45–21 M☉/yr)을 동시에 보일 가능성이 더 높아, 합성 활동과 증가된 SFR 간의 연관성이 확인된다.
• 기름기 많은 경량 합성이 잠시 동안의 은하 형성을 공급하는 가장 타당한 설명이며, 가스 소모 후 은하 형성이 멈출 것으로 예상된다.
• 파란 ETG는 일시적인 체계이며, 최근에 확보한 가스가 고갈된 후 휴면 상태의 빨간 시퀀스 은하로 진화할 것이며, 시간이 지남에 따라 지역 L* 타원은하의 별질량 성장을 이바지할 것이다.