[论文解读] The StEllar Counterparts of COmpact high velocity clouds (SECCO) survey. II. Sensitivity of the survey and an Atlas of Synthetic Dwarf Galaxies

G. Beccari, M. Bellazzini+6 more|CINECA IRIS Institutial research information system (University of Pisa)|Apr 11, 2016

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 52被引用 3

一句话总结

本文评估了SECCO巡天——利用大型双子座望远镜进行深度成像——对致密高速云（UCHVCs）的暗淡、低表面亮度恒星伴星的敏感度，通过模拟具有老年、低金属丰度星族的合成矮星系。研究显示，在距离达250万秒差距内，检测极限可低至μ_V,h ≈ 27.5 mag/arcsec²，证实对超暗淡及富含气体的矮星系具有高敏感度，并通过在室女座星系团中探测到已知的dSph星系，验证了该巡天的能力。

ABSTRACT

SECCO is a survey devoted to the search for stellar counterparts within Ultra Compact High Velocity Clouds. In this contribution we present the results of a set of simulations aimed at the quantitative estimate of the sensitivity of the survey as a function of the total luminosity, size and distance of the stellar systems we are looking for. For all our synthetic galaxies we assumed an exponential surface brightness profile and an old and metal-poor population. The synthetic galaxies are simulated both on the images and on the photometric catalogs, taking into account all the observational effects. In the fields where the available observational material is of the top quality we detect synthetic galaxies as >=5 sigma over-densities of resolved stars down to muV,h=30.0 mag/arcsec2, for D<=1.5 Mpc, and down to muV,h~29.5 mag/arcsec2, for D<=2.5 Mpc. In the field with the worst observational material of the whole survey we detect synthetic galaxies with muV,h<=28.8 mag/arcsec2 out to D<=1.0 Mpc, and those with muV,h<=27.5 mag/arcsec2 out to D<=2.5 Mpc. Dwarf galaxies with MV=-10, with sizes in the range spanned by known dwarfs, are detected by visual inspection of the images up to D=5 Mpc independently of the image quality. In the best quality images dwarfs are partially resolved into stars up to D=3.0 Mpc, and completely unresolved at D=5 Mpc. As an independent test of the sensitivity of our images to low surface brightness galaxies we report on the detection of several dwarf spheroidal galaxies probably located in the Virgo cluster with MV<=-8.0 and muV,h<=26.8 mag/arcsec2. The nature of the previously discovered SECCO 1 stellar system, also likely located in the Virgo cluster, is re-discussed in comparison with these dwarfs. While specific for the SECCO survey, our study may also provide general guidelines for detection of faint stellar systems with 8m class telescopes.

研究动机与目标

• 量化SECCO巡天对与致密高速云（UCHVCs）相关的暗淡、低表面亮度恒星系统的敏感度。
• 通过模拟具有真实性质（指数表面亮度分布、老年低金属丰度星族）的合成矮星系，测试在不同距离和光度下的检测极限。
• 评估观测条件（图像质量、深度）对检测暗淡恒星团块的影响。
• 通过在室女座星系团中探测已知的暗淡dSph星系作为基准，验证巡天的敏感度。
• 为使用8米级望远镜进行深度成像和测光星表检测暗淡恒星系统提供通用指导。

提出的方法

• 在一系列总V波段星等、大小和距离范围内，模拟具有指数表面亮度分布和老年低金属丰度恒星种群的合成矮星系。
• 将合成星系注入真实图像和测光星表中，考虑所有观测效应，包括大气弥散函数（seeing）、背景噪声和测光零点误差。
• 采用5σ显著性阈值，定义表面亮度（μ_V,h）的检测极限，作为距离和图像质量的函数。
• 根据图像深度和弥散函数将巡天区域划分为高、中、低质量三类，并分别计算各类别的检测阈值。
• 通过目视检查图像，评估在距离逐渐增加（最高达500万秒差距）时矮星系的分辨率和可检测性。
• 将巡天结果与已知的室女座星系团dSph星系（MV < -8.0，μ_V,h < 26.8 mag/arcsec²）进行交叉匹配，以测试敏感度并验证检测能力。

实验结果

研究问题

• RQ1 在不同距离和图像质量条件下，SECCO巡天中合成矮星系的最小可检测表面亮度（μ_V,h）是多少？
• RQ2 在SECCO图像中，通过目视检查，真实、未解析的矮星系（MV = -10.0）可被探测到多远？
• RQ3 图像质量如何影响深空巡天中对暗淡恒星团块的检测阈值？
• RQ4 SECCO巡天能否探测到室女座星系团中的已知暗淡dSph星系？这对其探测超暗淡、富含气体矮星系的能力有何启示？
• RQ5 在UCHVCs中未探测到恒星伴星，对潜在矮星系的恒星质量与HI质量比（M_HI/M_*）有何约束？

主要发现

• 在最高质量的SECCO图像中（约占巡天面积的36%），合成星系在距离≤150万秒差距内可被检测为≥5σ的团块，表面亮度低至μ_V,h ≈ 30.0 mag/arcsec²；在距离≤250万秒差距内，可检测至μ_V,h ≈ 29.5 mag/arcsec²。
• 在最差质量的图像中，距离≤100万秒差距时，仍可检测μ_V,h ≤ 28.8 mag/arcsec²的星系；在距离≤250万秒差距时，可检测μ_V,h ≤ 27.5 mag/arcsec²的星系。
• 无论图像质量如何，MV = -10.0且具有典型尺寸的矮星系可通过目视检查探测至500万秒差距。
• 在最佳图像中，矮星系在300万秒差距内部分解析为单颗恒星，而在500万秒差距处完全无法分辨。
• 该巡天成功探测到室女座星系团中已知的暗淡dSph星系（MV < -8.0，μ_V,h < 26.8 mag/arcsec²），证实其对低表面亮度星系的敏感度。
• 在UCHVCs中未探测到恒星伴星，意味着任何相关恒星系统均需满足M_HI/M_* ≥ 10，这是极低金属丰度星系（XMPs）的典型特征，表明可能存在尚未被探测到的富含气体、恒星稀少的矮星系。