[论文解读] 1.65 micrometers (H-band) surface photometry of galaxies. III: observations of 558 galaxies with the TIRGO 1.5m telescope

G. Gavazzi, P. Franzetti+6 more|ArXiv.org|Nov 22, 1999

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 16

一句话总结

本研究利用位于瑞士戈尔内格拉特的TIRGO 1.5米望远镜搭载ARNICA相机，对室女座和后发星系团中的558个近距星系（主要为早型星系）进行了H波段（1.65 μm）的表面亮度测光。研究确认了近红外集中度指数与H波段光度之间存在正相关关系，通过椭圆等高线拟合与轮廓外推法获得了总星等、等高线半径及光度分布轮廓，显著提升了多波段近红外星系测光调查在环境与结构分析方面的完整性。

ABSTRACT

We present near-infrared H-band (1.65 micron) surface photometry of 558 galaxies in the Coma Supercluster and in the Virgo cluster. This data set, obtained with the Arcetri NICMOS3 camera ARNICA mounted on the Gornergrat Infrared Telescope, is aimed at complementing, with observations of mostly early-type objects, our NIR survey of spiral galaxies in these regions, presented in previous papers of this series. Magnitudes at the optical radius, total magnitudes, isophotal radii and light concentration indices are derived. We confirm the existence of a positive correlation between the near-infrared concentration index and the galaxy H-band luminosity. (Tables 1 and 2 are only available in electronic form upon request to [e-mail])

研究动机与目标

• 通过在H波段（1.65 μm）观测主要为早型星系的星系，扩展后发超星系团与室女座星系团的近红外（NIR）测光调查。
• 通过包含具有高质量近红外数据的统计显著样本的早型星系（E-S0-S0a），补充此前以螺旋星系为主的测光调查。
• 推导出基本结构参数，如总星等、20.5 mag arcsec⁻²等高线半径及光度集中度指数（C₃₁），以改进星系分类与环境研究。
• 通过使用统一的图像分析方法，确保与本系列前序论文的数据一致性，并为第五篇论文中的轮廓分解提供支持。

提出的方法

• 观测使用位于瑞士戈尔内格拉特的TIRGO 1.5米望远镜，配备对H波段（1.65 μm）响应的Arcetri近红外相机ARNICA。
• 通过自由中心与椭率的椭圆等高线拟合，推导表面亮度轮廓，当平均表面亮度与局部RMS噪声水平匹配时终止拟合。
• 通过结合指数与de Vaucouleurs轮廓拟合，对椭圆等高线的光度进行外推，计算总星等（H_T）。
• 通过将圆形孔径星等外推至B波段25.0 mag arcsec⁻²等高线半径，获得光学半径处的星等（H_B25）。
• 集中度指数C₃₁计算为80%与20%光度半径的比值，作为不依赖于分解的星系核球主导性指标。
• 数据处理与分析使用自定义程序，考虑了天空背景、视宁度与噪声特性，确保表面亮度极限的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在早型星系中，近红外集中度指数（C₃₁）与H波段光度之间是否存在相关性？
• RQ2 在早型星系中，H波段等高线半径（20.5 mag arcsec⁻²）与光学B波段半径（25.0 mag arcsec⁻²）相比如何？
• RQ3 H波段测量在多大程度上覆盖了星系的总光度，特别是与光学等高线相比？
• RQ4 与以往采用不同拟合策略的研究相比，本研究中通过新方法获得的测光参数（星等、半径、集中度）表现如何？
• RQ5 H波段测光对早型与晚型星系的可靠性与完整性如何，特别是在以往测量不可靠的情况下？

主要发现

• 确认了H波段集中度指数（C₃₁）与星系H波段光度之间存在显著正相关关系，更明亮的星系具有更高的C₃₁值。
• H波段20.5 mag arcsec⁻²等高线半径（r_H(20.5)）约为B波段25.0 mag arcsec⁻²等高线半径（r_B(25.0)）的0.7倍，表明在光学半径之外仍有大量光度覆盖。
• H波段总星等（H_T）平均比外推至B波段25.0 mag arcsec⁻²等高线半径的星等（H_B25）亮0.10 ± 0.2 mag，反映出通过轮廓拟合实现更好的光度恢复。
• 本研究采用的方法可探测到更低的表面亮度（低至~21.5 mag arcsec⁻²），尽管由于基于RMS的终止准则，其在较高表面亮度处停止。
• 在小半径处r_H(20.5)与r_B(25.0)关系中的曲率并非由视宁度效应引起，而更可能源于对小而本征偏红的早型星系B波段直径的低估。
• 样本包含457个早型星系（占后发超星系团样本的97%）和81个室女座星系团中的早型星系成员（占VCC大质量早型星系样本的83%），显著提升了近红外测光调查的完整性。