[论文解读] The Intrinsic Shapes of Low Surface Brightness Galaxies: a Discriminant of LSBG Formation Mechanisms

Erin Kado-Fong, Mihai Petrescu+9 more|arXiv (Cornell University)|Jun 9, 2021

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 4被引用 4

一句话总结

本研究利用HSC-SSP、DES和遗产巡天的多波段成像，通过同时建模投影椭率和表观表面亮度，推断低表面亮度星系（LSBGs）的固有形状，以校正选择效应。结果表明，LSBGs最适宜被描述为扁球体，红、蓝星系群体之间无显著形状差异，其形状与恒星形成区的径向迁移形成机制一致，从而对竞争性形成机制形成约束。

ABSTRACT

We use the low surface brightness galaxy (LSBG) samples created from the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (HSC-SSP, 781 galaxies), the Dark Energy Survey (DES, 20977 galaxies), and the Legacy Survey (selected via HI detection in the Arecibo Legacy Fast ALFA Survey, 188 galaxies) to infer the intrinsic shape distribution of the low surface brightness galaxy population. To take into account the effect of the surface brightness cuts employed when constructing LSBG samples, we simultaneously model both the projected ellipticity and the apparent surface brightness in our shape inference. We find that the LSBG samples are well-characterized by oblate spheroids, with no significant difference between red and blue LSBGs. This inferred shape distribution is in good agreement with similar inferences made for ultra-diffuse cluster galaxy samples, indicating that environment does not play a key role in determining the intrinsic shape of low surface brightness galaxies. We also find some evidence that LSBGs are more thickened than similarly massive high surface brightness dwarfs. We compare our results to intrinsic shape measures from contemporary cosmological simulations, and find that the observed LSBG intrinsic shapes place considerable constraints on the formation path of such galaxies. In particular, LSBG production via the migration of star formation to large radii produces intrinsic shapes in good agreement with our observational findings.

研究动机与目标

• 确定低表面亮度星系（LSBGs）在不同环境中的固有形状分布。
• 校正LSBG样本构建过程中由表面亮度和尺寸截断引入的选择偏差。
• 检验红、蓝LSBGs之间固有形状差异是否可作为区分形成机制的依据。
• 将观测到的LSBG形状与宇宙学模拟的预测进行比较，以约束形成路径。
• 评估环境或内部过程在塑造LSBGs中何者占主导地位。

提出的方法

• 分析使用了三个大型LSBG样本：HSC-SSP的781个、DES的20,977个，以及通过H I探测选定的遗产巡天188个。
• 开发了一种联合似然模型，同时从投影椭率和表观表面亮度推断固有形状，并校正选择效应。
• 假设固有形状为扁球体，通过贝叶斯推断推断形状参数。
• 通过引入观测到的g波段平均有效表面亮度作为约束，考虑表面亮度选择中的各向异性。
• 利用已知固有形状和观测噪声的模拟星系验证形状推断方法。
• 将结果与包含径向迁移和反馈驱动形成的当代宇宙学模拟的形状预测进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在多波段成像和选择函数校正的约束下，低表面亮度星系的固有形状分布是什么？
• RQ2 红、蓝LSBGs是否表现出不同的固有形状？这对它们的形成机制有何含义？
• RQ3 观测到的LSBG固有形状与星系形成宇宙学模拟的预测相比如何？
• RQ4 环境（如星系团与场区）是否是决定LSBG固有形状的主导因素？
• RQ5 观测到的形状在多大程度上支持恒星形成区的径向迁移作为LSBG形成机制？

主要发现

• LSBGs的固有形状分布最适宜由扁球体描述，红、蓝星系群体之间无显著差异。
• 观测到的形状分布与超弥散星系（UDG）样本高度一致，表明环境对固有形状影响较弱。
• 有证据表明，LSBGs比同等质量的高表面亮度矮星系更厚（即轴比更大）。
• 观测到的形状分布强烈约束了形成机制，径向迁移形成的形状与观测结果一致。
• 包含径向迁移的宇宙学模拟能重现观测到的扁球形状分布，而其他机制如高角动量晕或环境抑制则匹配度较差。
• 联合建模椭率和表面亮度显著提高了形状推断的准确性，通过校正LSBG样本中的选择偏差。