[论文解读] Near-infrared and optical broadband surface photometry of 86 face-on disk dominated galaxies. III. The statistics of disk and bulge parameters

Roelof S. de Jong|ArXiv.org|Jan 2, 1996

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 7

一句话总结

本研究分析了86个正面朝向的盘状主导星系的近红外与光学测光，以探究盘和核球的结构参数。利用K波段数据以最小化尘埃和星族效应，发现弗里曼定律需重新定义——中心盘面亮度存在上限，但无单一优选值——并揭示哈勃类型与核球有效面亮度的相关性强于与核球/盘光度比的相关性。

ABSTRACT

The statistics of the fundamental bulge and disk parameters of galaxies and their relation to the Hubble sequence were investigated by an analysis of optical and near-infrared observations of 86 face-on spiral galaxies. The availability of near-infrared K-passband data made it possible for the first time to trace fundamental parameters related to the luminous mass while hardly being hampered by the effects of dust and stellar populations. The observed number frequency of galaxies was corrected for selection effects to calculate volume number densities of galaxies with respect to their fundamental parameters. The main conclusions of this investigation are: 1) Freeman's law has to be redefined. There is no single preferred value for the central surface brightnesses of disks in galaxies. There is only an upper limit to the central surface brightnesses of disks, while for lower central surface brightnesses the number of galaxies per volume element decreases only slowly as function of the central surface brightness. 2) The Hubble sequence type index correlates strongly with the effective surface brightness of the bulge, much better than with the bulge-to-disk ratio. 3) The disk and bulge scalelengths are correlated. 4) These scalelengths are not correlated with Hubble type. Hubble type is a lengthscale-free parameter and each type therefore comes in a range of magnitudes (and presumably a range of total masses). 5) Low surface brightness spiral galaxies are not a separate class of galaxies. In a number of aspects they are a continuation of a trend defined by the high surface brightness galaxies. Low surface brightness galaxies are in general of late Hubble type.

研究动机与目标

• 确定正面朝向螺旋星系中盘和核球结构参数的统计分布。
• 评估尘埃消光与恒星族效应如何影响光学与近红外波段的面亮度测光。
• 探究哈勃序列类型与基本结构参数（如面亮度和尺度长度）之间的关系。
• 检验低面亮度星系是否构成一个独立类别，或仅为高面亮度星系趋势的延续。
• 对观测到的星系数进行选择效应校正，以推导体积内星系数密度随结构参数的变化。

提出的方法

• 对86个正面朝向的盘状主导螺旋星系，在光学（B、R）和近红外（K）波段进行了宽波段面亮度测光。
• 利用K波段数据追踪发光质量，最大限度减少尘埃消光与恒星族梯度的污染。
• 应用去投影技术，使用二维面亮度轮廓建模盘和核球组分。
• 对观测到的星系数进行选择效应校正，以推导星系数密度随中心面亮度、尺度长度和哈勃类型的变化。
• 对光度轮廓拟合指数盘和Sersic核球模型，以提取有效半径、面亮度和尺度长度等参数。
• 使用统计方法分析哈勃类型与结构参数之间的相关性，以评估显著性与趋势。

实验结果

研究问题

• RQ1 弗里曼定律是否成立，即盘星系存在单一优选的中心面亮度？还是存在一个值的分布？
• RQ2 哈勃序列类型与核球有效面亮度的相关性是否强于与核球/盘光度比的相关性？
• RQ3 盘和核球的尺度长度是否相关？它们如何随哈勃类型变化？
• RQ4 低面亮度星系是否构成一个独立类别，还是高面亮度星系趋势的延续？
• RQ5 星系数密度随盘中心面亮度和结构参数如何变化？

主要发现

• 弗里曼定律必须重新定义：盘星系不存在单一优选的中心面亮度，而存在一个上限，且随着面亮度降低，星系数密度缓慢下降。
• 哈勃类型与核球有效面亮度的相关性强于与核球/盘光度比的相关性，表明核球面亮度是形态类型更优的指标。
• 盘和核球的尺度长度显著相关，暗示这两个组分的大小之间存在物理联系。
• 哈勃类型与盘或核球的尺度长度无关，证实其为无尺度长度参数，且每种类型均涵盖广泛的总质量和尺寸范围。
• 低面亮度螺旋星系并非独立类别，而是高面亮度星系趋势的延续，主要为晚型哈勃类型。
• 使用K波段测光可更可靠地追踪发光质量，减少尘埃和恒星族效应在结构参数估计中的偏差。