[论文解读] Tip of the red giant branch distance to the nearby dwarf galaxy [TT2009] 25 in the NGC 891 group

Oliver Müller, Rodrigo Ibata+2 more|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|Aug 8, 2019

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 71被引用 4

一句话总结

本研究利用斯巴鲁Suprime-Cam在$V$和$i$-波段的深度测光，测量了NGC 891星系群中矮星系[TT2009] 25的红巨星分支尖端（TRGB）距离，得到的距离为$10.28^{+1.17}_{-1.73}$ Mpc。结果确认[TT2009] 25是NGC 891星系群的成员，其距离和结构特性与本星系团矮星系一致。

ABSTRACT

Dwarf galaxies are key objects for small-scale cosmological tests like the abundance problems or the planes-of-satellites problem. It is therefore a crucial task to get accurate information for as many nearby dwarf galaxies as possible. Using extremely deep, ground-based $V$ and $i$-band Subaru Suprime Cam photometry with a completeness of $i=27$ mag, we measure the tip of the red giant branch distance for the dwarf galaxy [TT2009] 25. This dwarf resides in the field around the Milky Way-analog NGC 891. By using a Bayesian approach, we measure a distance of $10.28^{+1.17}_{-1.73}$ Mpc, which is consistent with the distance of NGC 891, thus we confirm it as a member of NGC 891. The dwarf galaxy follows the scaling relations defined by the Local Group dwarfs. We do not find an extended stellar halo around [TT2009] 25. In the small field of view of 100 kpc covered by the survey, only one bright dwarf galaxy and the giant stream are apparent. This is comparable to the Milky Way, where one bright dwarfs reside in the same volume, as well as the Sagittarius stream - excluding satellites which are farther away but would be projected in the line-of-sight. It is thus imperative to survey for additional dwarf galaxies in a larger area around NGC 891 to test the abundance of dwarf galaxies and compare it to the number of satellites around the Milky Way.

研究动机与目标

• 利用深度光学测光，精确测定NGC 891星系群中暗淡矮星系[TT2009] 25的距离。
• 通过比较[TT2009] 25与NGC 891的距离，评估其是否为NGC 891星系群的物理成员。
• 与本星系团矮星系比较，评估该矮星系的结构和测光特性。
• 调查NGC 891区域内的矮星系数量，并与银河系卫星系统进行比较。
• 检验[TT2009] 25是否符合矮星系中观测到的尺度关系，并搜索是否存在延伸的恒星晕或潮汐特征。

提出的方法

• 利用斯巴鲁Suprime-Cam获取深度$V$和$i$-波段图像，测光完整性达到$i = 27$星等。
• 在深度图像数据上使用DAOPHOT进行PSF拟合测光，并以Pan-STARRS DR2星表进行校准。
• 基于尖锐度和$χ^2$参数应用质量筛选，以排除非恒星天体和异常值。
• 采用贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法，从$i$-波段光度函数中测量TRGB星等。
• 利用理论和经验校准方法对TRGB星等进行校准，考虑消光修正（$A_i = 0.09$星等）。
• 基于TRGB的绝对$I$-波段星等（假设标准值$M_I^{ ext{TRGB}} = -4.03$星等），推导出距离模数和距离。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于距离，矮星系[TT2009] 25是否与NGC 891星系群存在物理关联？
• RQ2 [TT2009] 25的结构和测光特性与本星系团矮星系相比如何？
• RQ3 在NGC 891周围100 kpc范围内，可分辨的矮星系总数是多少？与银河系卫星系统相比如何？
• RQ4 [TT2009] 25是否表现出恒星晕或潮汐碎片的迹象，表明其经历过过去相互作用？
• RQ5 观测到的矮星系丰度对“卫星平面”问题及$Λ$CDM模型有何启示？

主要发现

• 对[TT2009] 25的TRGB距离为$10.28^{+1.17}_{-1.73}$ Mpc，与NGC 891的距离一致，确认其为NGC 891星系群的成员。
• [TT2009] 25的距离模数为$(m-M)_0 = 30.06^{+0.23}_{-0.40}$星等，$V$-波段绝对星等为$M_r = -13.18^{+0.24}_{-0.40}$星等。
• [TT2009] 25的有效半径为$649^{+76}_{-111}$ pc，Sérsic指数为$n = 1.01 \pm 0.01$，表明其具有盘状或指数轮廓特征。
• 该星系未表现出延伸恒星晕的证据；在100 kpc范围内仅可见一个明亮矮星系和一条巨大星流。
• NGC 891周围的区域仅包含一个可分辨的矮星系，与银河系在50 kpc范围内拥有两个明亮经典矮星系的卫星系统相当。
• 该区域观测到的矮星系群体与银河系卫星系统的预期一致，但需更大面积、更深的巡天才能全面检验暗弱和低面亮度矮星系的丰度。