[论文解读] Multi-Wavelength Properties of Barred Galaxies in the Local Universe. I: Virgo Cluster

Lea Giordano, Kim‐Vy Tran+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 16, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 5

一句话总结

本研究利用UKIDSS的近红外（H波段）成像、ALFALFA的HI气体质量数据以及GOLDMine的测光数据，测量了室女座星系团内棒星系的棒分数。结果表明，棒星系盘的分数在光度和HI质量范围内均稳健地维持在约29–34%之间，其中早型旋涡星系（Sa–Sb）的棒分数显著更高（约45–50%），而透镜星系或晚型旋涡星系则较低，表明棒分数强烈依赖于星系形态组成和重子物质分数。

ABSTRACT

We study in detail how the barred galaxy fraction varies as a function of luminosity, HI gas mass, morphology and color in the Virgo cluster in order to provide a well defined, statistically robust measurement of the bar fraction in the local universe spanning a wide range in luminosity (factor of ~100) and HI gas mass. We combine multiple public data-sets (UKIDSS near-infrared imaging, ALFALFA HI gas masses, GOLDMine photometry). After excluding highly inclined systems, we define three samples where galaxies are selected by their B-band luminosity, H-band luminosity, and HI gas mass. We visually assign bars using the high resolution H-band imaging from UKIDSS. When all morphologies are included, the barred fraction is ~17-24% while for morphologically selected discs, we find that the barred fraction in Virgo is ~29-34%: it does not depend strongly on how the sample is defined and does not show variations with luminosity or HI gas mass. The barred fraction depends most strongly on the morphological composition of the sample: when the disc populations are separated into lenticulars (S0--S0/a), early-type spirals (Sa--Sb), and late-type spirals (Sbc--Sm), we find that the early-type spirals have a higher barred fraction (~45-50%) compared to the lenticulars and late-type spirals (~22-36%). This difference may be due to the higher baryon fraction of early-type discs which makes them more susceptible to bar instabilities. We do not find any evidence of barred galaxies being preferentially blue.

研究动机与目标

• 在本地宇宙中，特别是在室女座星系团内，提供一个在光度和HI气体质量范围内具有广泛动态范围的棒分数统计稳健测量。
• 利用多波段数据，研究棒分数如何随星系形态、光度、HI气体质量和颜色变化。
• 评估样本选择（特别是形态分类和波长）对棒分数估计的影响，尤其比较光学与近红外巡天之间的差异。
• 确定室女座星系团中的棒星系是否表现出偏好蓝色颜色或环境依赖性，并与后续研究中的场星系进行比较。
• 通过使用高分辨率H波段成像减少尘埃遮蔽效应，澄清先前棒分数估计中的差异。

提出的方法

• 基于B波段光度（413个星系）、H波段光度（413个星系）和HI气体质量（439个星系）定义星系样本，确保对光度和气体含量的广泛覆盖。
• 使用UKIDSS大天区巡天的高分辨率H波段成像进行目视识别棒结构，以最小化光学波段中常见的尘埃遮蔽效应。
• 排除高倾角星系，以避免投影效应并确保棒形态分类的可靠性。
• 将GOLDMine数据库的测光数据与ALFALFA巡天的HI质量测量结果与室女座星系团星表交叉匹配，以支持多波段分析。
• 统计分析比较了不同形态类型（S0–S0/a、Sa–Sb、Sbc–Sm）、光度区间和HI质量区间的棒分数，并在3σ水平上进行显著性检验。
• 比较棒星系与非棒星系的颜色分布（B–H），以检验棒星系是否表现出偏好蓝色或红色特征。

实验结果

研究问题

• RQ1 室女座星系团中棒分数如何随星系光度和HI气体质量变化？
• RQ2 棒分数对星系形态的依赖性如何，特别是在早型（Sa–Sb）、中间型（Sbc–Sm）和透镜星系（S0–S0/a）之间？
• RQ3 棒分数与星系颜色之间是否存在相关性，表明棒结构更可能在蓝色或红色系统中形成？
• RQ4 室女座星系团中的棒分数与以往光学巡天估计值相比如何？波长选择（光学与近红外）在测量偏差中起什么作用？
• RQ5 在包含低质量星系（矮星系和不规则星系）的广泛样本中，由于其HI质量较低，这些星系在整体棒分数中所占影响程度如何？

主要发现

• 在室女座星系团中，棒星系盘的分数在所有三个主要样本（B波段、H波段和HI质量选样）中均稳定在约29–34%之间，表明该结果对样本定义具有稳健性。
• 当包含所有形态时，整体棒分数下降至约17–24%，主要由于低光度和低HI质量区域中非棒矮星系和不规则星系的高贡献。
• 早型旋涡星系（Sa–Sb）的棒分数显著更高，达到约45–50%，而透镜星系和晚型旋涡星系的棒分数为约22–36%，且该差异在3σ水平上具有统计显著性。
• 未发现棒星系具有偏好蓝色的证据；棒星系与非棒星系的(B–H)颜色分布无显著差异。
• 早型旋涡星系中棒分数较高的原因可能在于其更高的重子物质分数，使其更容易发生棒不稳定性；而气体损失和星系团相互作用可能抑制恒星形成，导致其演化为透镜星系。
• 室女座星系团中的棒分数低于E00对本地场星系在近红外波段报告的约60%，表明可能存在环境或样本选择效应，该差异将在第二篇论文中通过场星系样本进一步检验。