[论文解读] Is the shape of the luminosity profile of dwarf elliptical galaxies a useful distance indicator?

B. Binggeli, Helmut Jerjen|ArXiv.org|Apr 3, 1997

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用 7

一句话总结

本文研究了矮椭圆（dE）星系的Sersic轮廓形状参数n是否可作为可靠的星系际距离指示器。利用128个室女座星系团dE和dS0星系的高分辨率测光数据，作者发现n–星等关系存在较大的固有弥散（σ_rms ≈ 0.7 mag），导致其在精确距离测量中无效，并驳回了早期基于此方法声称室女座星系团中存在从8至20 Mpc延伸的扁球状结构的说法。

ABSTRACT

The shape of the surface brightness profile of dE galaxies, quantified by parameter n of Sersic's generalized profile law, has recently been put forward as new extragalactic distance indicator (Young & Currie 1994). Its application to the Virgo cluster has subsequently led to the claim that the Virgo dEs are not lying in the cluster core but are distributed in a prolate structure stretching from 8 to 20 Mpc distance (Young & Currie 1995). This claim is refuted here. We have fitted a Sersic law to the surface brightness profiles of 128 Virgo cluster dEs and dS0s from the photometry of Binggeli & Cameron (1991). The dispersion of the n-M relation is indeed large. However, we argue that this scatter is not due to the depth of the Virgo cluster, but is essentially intrinsic. Contrary to what one would expect from the cluster depth hypothesis, there is no clear velocity-``distance'' relation for a sample of 43 Virgo dEs and dS0s with known redshifts. The analysis of Young & Currie (1995) is hampered by the use of low-resolution photometry and flawed by the assumption that the n-M and n-R relations can be used independently. By combining different Sersic law parameters, the scatter of the scaling relations can be reduced somewhat, but never below sigma_{rms} approx 0.7 mag, at least for the Virgo cluster. For the purpose of distance measurements, this is comparable to what one can get already from the _{eff}-M relation for dEs, which does not require any profile modelling.

研究动机与目标

• 评估Sersic轮廓形状参数n作为矮椭圆星系距离指示器的可靠性。
• 检验关于室女座星系团dE星系在8至20 Mpc范围内呈扁球状分布的主张，该主张基于n–星等关系。
• 检查n–星等关系中观测到的弥散是否主要源于星系团的深度或星系本身的内在属性。
• 评估利用独立的n–M和n–R关系进行距离估计的有效性。
• 将n–M关系的性能与既有的<μ>_{eff}–M关系在dE星系距离测量中的表现进行比较。

提出的方法

• 将Sersic广义轮廓定律拟合至Binggeli & Cameron (1991)提供的128个室女座星系团dE和dS0星系的高分辨率表面亮度轮廓。
• 通过轮廓拟合获得的参数，量化了光度轮廓的形状，即Sersic指数n。
• 分析n–星等（n–M）关系和n–有效半径（n–R）关系中的弥散，以评估其作为距离指示器的适用性。
• 在43个具有已知红移的dE/dS0星系样本中测试速度–距离相关性，以排除深度引起的弥散。
• 结合多个Sersic参数（n、R_eff、μ_eff）以减少标度关系中的弥散。
• 将所得距离精度与不需轮廓建模的既有的<μ>_{eff}–M关系进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 Sersic轮廓形状参数n能否作为dE星系可靠的星系际距离指示器？
• RQ2 n–星等关系中的观测弥散主要源于室女座星系团的深度，还是星系本身的内在属性？
• RQ3 在室女座dE星系中是否存在速度–距离相关性，如若n–M关系反映星系团深度，则应存在此相关性？
• RQ4 结合多个Sersic参数是否足以降低标度关系中的弥散，使其适用于距离测量？
• RQ5 n–M关系在dE星系距离测量中的精度与既有的<μ>_{eff}–M关系相比如何？

主要发现

• 室女座dE星系的n–星等关系表现出较大的固有弥散，σ_rms ≈ 0.7 mag，即使结合多个Sersic参数也无法进一步降低至该水平以下。
• 在43个具有已知红移的室女座dE/dS0星系样本中，未发现显著的速度–距离相关性，与弥散源于星系团深度的假设相矛盾。
• 由于高固有弥散且缺乏动力学支持，基于n–M关系声称室女座星系团中存在扁球状结构的说法被驳回。
• 先前研究（Young & Currie 1995）中使用低分辨率测光数据并假设n–M与n–R关系相互独立，引入了系统性缺陷。
• 对于dE星系，<μ>_{eff}–M关系在无需轮廓建模的情况下可提供相当或更优的距离精度，因此更具实用性。
• 由于高固有弥散且在星系团环境中缺乏稳健性，Sersic轮廓形状参数n并非dE星系的有效距离指示器。