[论文解读] Stellar Systems in the direction of the Hickson Compact Group 44 - I. Low Surface Brightness Galaxies

A. V. Smith Castelli, F. R. Faifer+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 1, 2016

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 45被引用 11

一句话总结

本研究利用深空Gemini-GMOS成像，对NGC 3193附近及希克森致密星系群44（HCG 44）中的两个低表面亮度（LSB）星系进行了测光分析。这些星系的结构参数与超 diffuse 星系（UDGs）一致，表现出扩展的有效半径（0.3–4.5 kpc）和低表面亮度（μg′ ≈ 27 mag arcsec⁻²），表明其形成机制与典型早型星系不同，可能与球状星团群有关，暗示其可能属于致密环境中的成员。

ABSTRACT

Context. In spite of the numerous studies of low-luminosity galaxies in different environments, there is still no consensus about their formation scenario. In particular, a large number of galaxies displaying extremely low-surface brightnesses have been detected in the last year, and the nature of these objects is under discussion. Aims. In this paper we report the detection of two extended low-surface brightness (LSB) objects (mueff_g'~27 mag) found, in projection, next to NGC 3193 and in the zone of the Hickson Compact Group (HCG) 44, respectively. Methods. We analyzed deep, high-quality, GEMINI-GMOS images with ELLIPSE within IRAF in order to obtain their brightness profiles and structural parameters. We also search for the presence of globular clusters (GC) in these fields. Results. We have found that, if these LSB galaxies were at the distances of NGC 3193 and HCG 44, they would show sizes and luminosities similar to those of the ultra-diffuse galaxies (UDGs) found in the Coma cluster and other associations. In that case, their sizes would be rather larger than those displayed by the Local Group dwarf spheroidal (dSph) galaxies. We have detected a few unresolved sources in the sky zone occupied by these galaxies showing colors and brightnesses typical of blue globular clusters. Conclusions. From the comparison of the properties of the galaxies presented in this work, with those of similar objects reported in the literature, we have found that LSB galaxies display sizes covering a quite extended continous range (reff ~ 0.3 - 4.5 kpc), in contrast to "normal" early-type galaxies, which shows reff ~ 1.0 kpc with a low dispersion. This fact might be pointing to different formation processes for both types of galaxies.

研究动机与目标

• 研究在HCG 44方向检测到的两个低表面亮度（LSB）星系的结构和测光特性。
• 评估这些LSB星系是否与HCG 44物理关联，或仅为背景/前景天体。
• 在这些LSB星系的场中搜索球状星团（GC）候选体，以推断其潜在成员身份和形成历史。
• 将这些LSB星系的结构参数与已知的超 diffuse 星系（UDGs）和矮椭圆星系（dSph）进行比较，以探讨其形成情景。

提出的方法

• 使用深度、高质量的GEMINI-GMOS成像数据，分析两个LSB星系的表面亮度剖面。
• 应用IRAF ELLIPSE任务提取径向亮度剖面，并推导出有效半径（re）和表面亮度（μeff）等结构参数。
• 利用g′波段的测光测量估算光度和表面亮度，μeff,g′ ≈ 27 mag arcsec⁻²。
• 评估LSB星系场中是否存在具有典型蓝球状星团颜色和星等的非 resolved 源。
• 假设来自文献的距离模数（例如NGC 3193为34 Mpc）以估算物理尺寸和光度。
• 将LSB星系与已知UDGs（如室女座星系团中的）和dSph星系进行比较分析，以评估其形成情景。

实验结果

研究问题

• RQ1 这两个低表面亮度星系是否与HCG 44物理关联，还是仅为背景/前景天体？
• RQ2 若假设其位于HCG 44或NGC 3193的距离上，这些LSB星系的结构参数（有效半径、光度、表面亮度）为何？
• RQ3 这些LSB星系的场中是否存在与球状星团一致的非 resolved 源？这对其形成历史有何启示？
• RQ4 这些LSB星系的尺寸和结构特性与典型早型星系及超 diffuse 星系（UDGs）相比如何？
• RQ5 观测到的特性对LSB星系的形成机制有何启示，特别是与原位形成或潮汐起源情景相比？

主要发现

• 若这两个LSB星系位于NGC 3193的距离（34 Mpc）上，其有效半径范围为0.3至4.5 kpc，处于超 diffuse 星系（UDGs）的尺寸范围内。
• 这些星系表现出极低的表面亮度（μeff,g′ ≈ 27 mag arcsec⁻²），与早型星系群体中最暗端一致。
• 在两个LSB星系的场中均检测到少数具有典型蓝球状星团颜色和星等的非 resolved 源，暗示可能存在球状星团系统。
• LSB星系的有效半径分布范围（0.3–4.5 kpc）远大于典型早型星系（re ≈ 1.0 kpc），表明其可能具有不同的形成机制。
• 若这些非 resolved 源被确认为球状星团，则星系将符合“失败的明亮星系”情景，但样本中缺乏红球状星团，表明此可能性较低。
• 在HCG 44这类高密度环境中发现两个LSB星系——占该星系群总星系数的约33%——支持了此类矮星系的潮汐起源情景，与Hunsberger等人（1996）的预测一致。