[论文解读] Deep multiband surface photometry on star forming galaxies: II. A volume limited sample of 21 emission lines galaxies

Genoveva Micheva, Göran Östlin+7 more|arXiv (Cornell University)|Aug 27, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 8

一句话总结

本研究对21个发射线星系的体积受限样本进行了深度多波段表面光度测量，包括19个蓝致密星系（BCGs）和2个旋涡星系，使用UBVRI及近红外HKs波段。研究在UM462中发现了一项此前未被探测到的低表面亮度盘状成分，其μ₀ = 24.1 mag arcsec⁻²，hᵣ = 1.5 kpc；同时发现近红外波段的不对称性显著高于光学波段，与形态分类相关，并通过颜色-不对称性分析识别出5个BCG为合并系统。

ABSTRACT

We present deep surface photometry of a volume--limited sample of 21 UM emission line galaxies in broadband optical UBVRI and near infra-red (NIR) HKs filters. The sample comprises 19 blue compact galaxies (BCGs) and two spirals. For some targets the exposure times are the deepest to date. For the BCG UM462 we observe a previously undetected second disk component beyond a surface brightness level of mu_B=26 mag arcsec^{-2}. This is a true low surface brightness component with central surface brightness mu_0=24.1 mag arcsec^{-2} and scale length h_r=1.5 kpc. All BCGs are dwarfs, with M_B>=-18, and very compact, with an average scale length of h_r~1 kpc. We separate the burst and host populations for each galaxy and compare them to stellar evolutionary models with and without nebular emission contribution. We also measure the A_{180} asymmetry in all filters and detect a shift from optical to NIR in the average asymmetry of the sample. This shift seems to be correlated with the morphological class of the BCGs. Using the color-asymmetry relation, we identify five BCGs in the sample as mergers, which is confirmed by their morphological class. Though clearly separated from normal galaxies in the concentration-asymmetry parameter space, we find that it is not possible to distinguish luminous starbursting BCGs from the merely star forming low luminosity BCGs.

研究动机与目标

• 研究一个体积受限、光度完整的21个发射线星系样本，以克服传统星等受限调查中的偏差。
• 利用深度多波段成像，研究蓝致密星系（BCGs）及其宿主星族的结构和光度特性。
• 评估电离气体发射和恒星演化模型在解释观测光度中的作用。
• 分析光学与近红外（NIR）波段之间的不对称性度量，以识别合并或相互作用系统的形态指标。
• 确定是否可通过集中度-不对称性参数将明亮星暴BCG与低光度星形成BCG区分开来。

提出的方法

• 对21个发射线星系的体积受限样本进行了深度U泛函、BVRI及近红外HKs表面光度测量。
• 采用基于Petrosian半径的不对称性（Aₚ）、Holmberg型不对称性（A′ₕ）和动力学不对称性（A_dyn）量化结构不规则性。
• 应用等高线拟合与图像平滑技术，探测极微弱特征（最低达μ_B = 27.9 mag arcsec⁻²）。
• 通过光度分解分离爆发与宿主星族，并与包含电离气体发射的恒星演化模型进行比较。
• 利用颜色-不对称性关系对星系进行分类，并识别潜在的合并事件。
• 比较不同波段的不对称性趋势，评估尘埃、恒星成分和恒星形成对形态指标的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在体积受限的BCG样本中，深度多波段光度测量揭示了哪些结构特征，包括低表面亮度成分？
• RQ2 BCG的不对称性从光学波段到近红外波段如何变化，这对它们的形态和恒星形成活动有何含义？
• RQ3 颜色-不对称性关系能否可靠地识别本样本中BCG的合并或相互作用系统？
• RQ4 在集中度-不对称性参数空间中，明亮星暴BCG与低光度星形成BCG在多大程度上可被区分？
• RQ5 电离气体发射对BCG中恒星族光度分解与解释有何影响？

主要发现

• 在UM462中发现了一项此前未被探测到的低表面亮度盘状成分，其中心表面亮度为μ₀ = 24.1 mag arcsec⁻²，尺度长度为hᵣ = 1.5 kpc，可在μ_B = 26 mag arcsec⁻²的深度下被探测到。
• 该样本中19个BCG的平均尺度长度为hᵣ ≈ 1 kpc，确认其紧凑特性，且M_B ≥ -18 mag。
• 近红外不对称性（Aₚ）相比光学波段显著增加，从光学波段的中位值Aₚ ≈ 0.2上升至近红外波段的Aₚ ≈ 0.4，表明其形态变化与尘埃和恒星成分密切相关。
• 通过颜色-不对称性关系识别出5个BCG为合并系统，其形态分类也确认为潮汐相互作用或合并系统。
• Aₚ与A′ₕ不对称性度量高度相关（A′ₕ ≈ 0.62 × Aₚ - 0.003），支持不对称性度量在结构分析中的可靠性。
• 尽管在集中度-不对称性空间明显区别于正常星系，但仅凭这些参数无法区分明亮星暴BCG与低光度星形成BCG。