[论文解读] Quantitative Morphology of Galaxies from the SDSS I: Luminosity in Bulges and Disks

Lidia Tasca, Simon D. M. White|Jul 11, 2005

Remote Sensing in Agriculture被引用 22

一句话总结

本研究使用Gim2D代码对约1,800个明亮且形态分类的星系的SDSS r-和i-波段图像进行二维测光分解，量化了盘状结构与星系核球对总光度密度的贡献。研究发现，本地宇宙光度密度中54±2%来自盘状结构，32±2%来自‘纯核球’系统，14±3%来自含盘状结构星系中的核球，且在分解过程中已对倾角偏差进行了校正。

ABSTRACT

In the first paper of this series we use the publicly available code Gim2D to model the r- and i-band images of all galaxies in a magnitude-limited sample of roughly 1800 morphologically classified galaxies taken from the Sloan Digital Sky Survey. The model is a concentric superposition of two components, each with elliptical isophotes with constant flattening and position angle. The disk luminosity profile is assumed exponential, while the bulge is assumed to have a de Vaucouleurs or a Sersic profile. We find that the parameters returned by Gim2D depend little on the waveband or bulge profile used; their formal uncertainties are usually small. Nevertheless, for bright galaxies the measured distribution of b/a, the apparent disk flattening, deviates strongly from the expected uniform distribution, showing that the `disk' identified by the code frequently corresponds to an intrinsically 3-dimensional structure rather than to a true thin disk. We correct approximately for this systematic problem using the observed statistics of the b/a distribution and estimate, as a function of absolute magnitude, the mean fractions of galaxy light in disks and in `pure bulge' systems (those with no detectable disk). For the brightest galaxies the disk light fraction is about 10% and about 80% are `pure bulge' systems. For faint galaxies most of the light is in disks and we do not detect a `pure bulge' population. Averaging over the galaxy population as a whole, we find that 54 \pm 2% of the local cosmic luminosity density at both r and i comes from disks and 32 \pm 2% from `pure bulge' systems. The remaining 14 \pm 2% comes from bulges in galaxies with detectable disks.

研究动机与目标

• 量化本地宇宙中盘状结构与核球对总光度密度的相对贡献。
• 评估Gim2D代码在不同测光波段及核球轮廓模型下进行测光分解的稳健性。
• 校正因倾角效应导致的盘状结构检测系统性偏差，特别是对高度扁平星系的影响。
• 估算绝对星等函数下‘纯核球’星系（无可见盘状结构）在星系中的比例。
• 基于星等限制样本，推导盘状结构、纯核球系统以及宿主盘状结构星系的核球对整体光度密度的贡献。

提出的方法

• 将Gim2D二维拟合代码应用于约1,800个星系的r-和i-波段SDSS图像，这些星系为星等限制样本。
• 将每个星系建模为指数盘与具有de Vaucouleurs或Sérsic轮廓的核球的叠加。
• 对两个组分均使用恒定椭率与位置角的椭圆等高线，以拟合观测到的表面亮度分布。
• 通过聚焦于盘状结构轴比b/a < 0.5的星系来校正倾角偏差，假设此类系统可能为高度倾斜的薄盘。
• 结合Blanton等人（2003年）的光度函数，估算总光度密度贡献。
• 通过观测图像与最佳拟合模型之间的残差量化，评估模型的适用性及系统性偏差。

实验结果

研究问题

• RQ1 本地宇宙光度密度中有多大比例源自星系盘状结构，又有多少源自核球？
• RQ2 盘状与核球光度的相对贡献如何随星系绝对星等变化？
• RQ3 在本地星系族群中，‘纯核球’星系（无可见盘状结构）所占比例有多大？
• RQ4 测光分解结果在多大程度上依赖于测光波段或核球轮廓模型的选择？
• RQ5 测光分解中影响盘状结构检测的系统性偏差有哪些？如何加以校正？

主要发现

• 在r波段与i波段，盘状结构的平均光度密度贡献均为54±2%，表明盘状结构在本地宇宙中主导了总光度。
• ‘纯核球’系统（无可见盘状结构的星系）的平均贡献为32±2%，表明存在显著的球状星系群体。
• 在可检测到盘状结构的星系中，核球的平均贡献占总光度密度的14±3%，此类系统中核球与总光度比的均值约为0.2。
• 对于最亮星系（M_r ≲ -22），盘状结构光度占比仅为约10%，且约80%的星系被分类为‘纯核球’系统。
• 对于较暗星系，盘状结构光度占比趋近100%，在最暗的星等区间中未检测到‘纯核球’星系群体。
• 在明亮星系中，盘状结构轴比b/a的分布系统性地偏离均匀分布，表明该代码常将厚结构或三维结构误识别为‘盘状结构’而非薄盘。