이 연구는 SDSS DR7의 적색이동(z)<0.05이고, 동시에 Rpet>6 arcsec, 단축과 장축의 비(b/a)>0.6인 외부은하 25,308개를 분류하고, 색 영상을 육안으로 조사하여 고리 모양의 구조를 가진 531개 은하를 선별했다. 이 은하들이 일차적 표본으로 사용되었고, 이 중 90개의 외부고리 은하 후보를 선택했다. 후보 은하의 u, g, r, i, z 영상에 대한 표면 측광으로부터 도출한 특성을 조사하여 최종으로 69개의 외부고리 은하를 결정했다. 외부고리 은하는 국부은하의 0.3%를 차지하는 것으로 나타났으며, 두 개의 환경 인자, 즉, 가장 가까운 은하까지의 투영 거리와 국부 배경 은하 밀도를 이용하여, 외부고리 은하의 환경 특성을 조사했다. 외부고리 은하의 환경이 다른 은하의 경우와 비교하여 눈에 띄는 차이의 결과는 보이지 않았다.
이 연구는 SDSS DR7의 적색이동(z)<0.05이고, 동시에 Rpet>6 arcsec, 단축과 장축의 비(b/a)>0.6인 외부은하 25,308개를 분류하고, 색 영상을 육안으로 조사하여 고리 모양의 구조를 가진 531개 은하를 선별했다. 이 은하들이 일차적 표본으로 사용되었고, 이 중 90개의 외부고리 은하 후보를 선택했다. 후보 은하의 u, g, r, i, z 영상에 대한 표면 측광으로부터 도출한 특성을 조사하여 최종으로 69개의 외부고리 은하를 결정했다. 외부고리 은하는 국부은하의 0.3%를 차지하는 것으로 나타났으며, 두 개의 환경 인자, 즉, 가장 가까운 은하까지의 투영 거리와 국부 배경 은하 밀도를 이용하여, 외부고리 은하의 환경 특성을 조사했다. 외부고리 은하의 환경이 다른 은하의 경우와 비교하여 눈에 띄는 차이의 결과는 보이지 않았다.
This study classified outer-ring galaxies using 25,308 galaxies within z=0.05 from the SDSS DR7, which are larger than Rpet>6 arcsec and whose minor-to-major axis ratio (b/a)<0.6. We selected 531 galaxies that have ring-like structures by visual inspection of the color images of 25,308 galaxies; the...
This study classified outer-ring galaxies using 25,308 galaxies within z=0.05 from the SDSS DR7, which are larger than Rpet>6 arcsec and whose minor-to-major axis ratio (b/a)<0.6. We selected 531 galaxies that have ring-like structures by visual inspection of the color images of 25,308 galaxies; these galaxies with ring-like structures served as a primary sample from which we selected 90 outer-ring galaxies. The final sample of 69 outer-ring galaxies was selected by examining the photometric properties of the candidate galaxies. Their properties were determined by conducting surface photometry on their u, g, r, i, and z images. The frequency of the outer-ring galaxies was found to be 0.3% of the local galaxies. We examined the environment of the outer-ring galaxies using two measures of environment, namely, the projected distance to the nearest-neighbor galaxy and the local background density. We did not observe any notable difference between outer-ring and other galactic environments.
This study classified outer-ring galaxies using 25,308 galaxies within z=0.05 from the SDSS DR7, which are larger than Rpet>6 arcsec and whose minor-to-major axis ratio (b/a)<0.6. We selected 531 galaxies that have ring-like structures by visual inspection of the color images of 25,308 galaxies; these galaxies with ring-like structures served as a primary sample from which we selected 90 outer-ring galaxies. The final sample of 69 outer-ring galaxies was selected by examining the photometric properties of the candidate galaxies. Their properties were determined by conducting surface photometry on their u, g, r, i, and z images. The frequency of the outer-ring galaxies was found to be 0.3% of the local galaxies. We examined the environment of the outer-ring galaxies using two measures of environment, namely, the projected distance to the nearest-neighbor galaxy and the local background density. We did not observe any notable difference between outer-ring and other galactic environments.
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문제 정의
본 연구에서는 외부고리 은하의 광도 분포와 색 분포 등 은하의 물리적 특성에 대한 통계적 고찰을 통하여 외부고리 은하를 정확히 선별하고 일반적인 특징을 규명하며, 은하들에서 외부고리 은하가 차지하는 개수비를 살펴보고자 한다. 또한 외부고리의 형태와 은하의 물리적 특성이나 외부 환경과의 관계를 고찰하여 외부고리의 형성과 진화를 알아보고자 한다
본 연구에서는 SDSS DR7 자료를 이용하여 은하색영상의 육안 분석과 u, g, r, i, z 필터의 단색 영상에 대한 표면측광 수행하여 69개의 외부고리 은하를 추출하고 이들의 환경을 분석하였다. 본 연구의 분석대상은 z<0.
본 연구에서는 외부고리 은하의 광도 분포와 색 분포 등 은하의 물리적 특성에 대한 통계적 고찰을 통하여 외부고리 은하를 정확히 선별하고 일반적인 특징을 규명하며, 은하들에서 외부고리 은하가 차지하는 개수비를 살펴보고자 한다. 또한 외부고리의 형태와 은하의 물리적 특성이나 외부 환경과의 관계를 고찰하여 외부고리의 형성과 진화를 알아보고자 한다
전자의 경우라면 외부고리의 푸른색과 배경 밀도와 관련이 없으나, 후자의 경우에는 상호 작용을 할 수 있을 정도로 가까운 이웃 은하가 있어야 하고, 그 은하가 가 스를 가지고 있어야 한다. 본 연구에서는 이를 자세히 다루지 않았으나 외부고리의 색과 환경과의 관계에 대한 이해는 외부고리의 생성기작을 연구하는 하나의 경로가 될 수 있을 것이다.
가설 설정
본 연구에서 은하의 거리는 Ωm=0.27, ΩΛ=0.73인 평탄우주를 가정하였고 H=100 km/s을 사용하였다.
제안 방법
(a)의 비가 0.6보다 큰, 즉 b/a>0.6인 은하를 선정하고, 은하의 각크기가 작으면 분석의 어려움이 있어서 분석의 효율성과 오차를 줄이기 위해 은하의 Petrosian 반경(Rpet)이 6''보다 큰 은하들을 추출하였다.
25,308개의 은하는 SDSS DR7에서 제공하는 image tool을 이용하여 육안으로 은하의 형태를 확인하였다. 이미지가 작거나 형태를 구별하기 어려운 경우는 반전 이미지를 이용하거나 확대한 이미지를 확인한 후 고리가 있는 은하 531개를 선별하였다.
531개 은하들의 형태를 보다 자세히 살펴볼 필요가 있어 SDSS DR7에서 제공되는 CCD field영역에서 해당 은하 중심의 적경(R.A.)과 적위(Dec.)값을 파악한 후 fits 파일의 형태로 다운로드 하였다. 이후 영상 디스플레이 도구인 ds9을 이용하여 300pixel×300pixel 크기로 자른 은하의 형태를 점검하여 531개의 은하 중 외부고리 은하로 여겨지는 은하 90개를 선정하였다.
은하의 환경은 여러 가지 방법으로 측정할 수 있으나 본 연구에서는 은하의 배경 밀도와 가장 가까운 은하까지의 거리를 환경 인자로 사용하였다. 가장 가까운 은하는 체적 한계 샘플에서 대상 은하에 가장 가까이 있는 은하를 택하였고, 배경 밀도는 n번째 가까운 은하까지의 거리를 이용하는 방법으로 구했다. 두 방법에서 은하 사이의 거리는 3차원 공간에서 구하는 거리를 사용하지 않고 천구에 투영된 거리를 사용하였다.
6보다 커서 은하의 세부 구조 파악이 가능한 은하다. 색영상의 육안 분석으로 531개의 외부고리 은하 후보가 선정되었으며, 이렇게 선정된 은하에 대해 각 필터별 영상의 표면측광을 수행하여, 표면광도 분포, 편평율 분포, 위치 각 분포의 특징을 분석하고 이로부터 외부고리 은하를 확정하였다.
육안으로 형태를 판단하여 분류하는데 한계가 있기 때문에 90개의 외부고리 또는 외부고리로 생각되는 은하들에 대해서는 IRAF (image reduction and analysis facility)에 이식한 SPIRAL (surface photometry interactive reduction and analysis library) package를 이용한 표면 측광 분석을 수행하였다.
은하의 형태적 특징을 이용한 분류를 보다 용이하게 하기 위해 등광도 지도를 그렸으며, 등광도선 사이의 등급 차이는 0.5등급으로 하고 등광도선의 최저 값과 최고값은 은하의 밝기에 따라 변경하였다. 다림 질된 총 88개의 은하들에 대해 5개의 필터(u, g, r, i, z)의 이미지를 작업하였고 그 결과 u필터에서의 등광 도 지도에서는 외부고리의 구조가 잘 나타나지 않았다.
자료 처리 진행 순서는 우선 SPIRAL의 skysub를 이용하여 배경 하늘의 밝기를 제거한 은하의 밝기를 구하고, 잡음을 줄이기 위해 다림질(smoothing)을 수행하였다. 이렇게 보정된 이미지는 은하의 형태를 알아보기 위한 광도 분포를 나타내는 등광도지도(isophotal contour map)를 통하여 은하의 광도에 따른 형태학적 구조를 알아보고, 그 후 vprof를 수행하여 은하의 광도 윤곽선, 타원율(ellipticity) 분포, 위치 각 분포를 구하였다.
자료 처리 진행 순서는 우선 SPIRAL의 skysub를 이용하여 배경 하늘의 밝기를 제거한 은하의 밝기를 구하고, 잡음을 줄이기 위해 다림질(smoothing)을 수행하였다. 이렇게 보정된 이미지는 은하의 형태를 알아보기 위한 광도 분포를 나타내는 등광도지도(isophotal contour map)를 통하여 은하의 광도에 따른 형태학적 구조를 알아보고, 그 후 vprof를 수행하여 은하의 광도 윤곽선, 타원율(ellipticity) 분포, 위치 각 분포를 구하였다.
대상 데이터
고리가 있는 은하를 찾기 위해서 우선 SDSS DR7의 은하들에서 거리가 너무 멀 경우 이미지 자체가 작고 밝기가 흐려서 데이터 처리 과정에서 오차가 발생할 수 있기 때문에 거리가 비교적 가까운 적색편이(z)<0.05값을 갖는 은하 92,258개를 추출하였다.
본 연구의 분석대상은 z<0.05인 은하 약 100,000개였으며, 이 중 색 영상의 육안 분석 대상 은하는 25,308개로서, 이들 은하는 크기가 충분히 크고 (Rpet>6 arcsec) 원반의 가장자리가 시선 방향으로 과도하게 기울어지지 않아, 즉 단축과 장축의 비(b/a)가 0.6보다 커서 은하의 세부 구조 파악이 가능한 은하다.
은하의 환경은 여러 가지 방법으로 측정할 수 있으나 본 연구에서는 은하의 배경 밀도와 가장 가까운 은하까지의 거리를 환경 인자로 사용하였다. 가장 가까운 은하는 체적 한계 샘플에서 대상 은하에 가장 가까이 있는 은하를 택하였고, 배경 밀도는 n번째 가까운 은하까지의 거리를 이용하는 방법으로 구했다.
이러한 과정을 통해 최종적으로 69개의 외부고리 은하를 선정하였다(Table 2)
6인 은하를 선정하고, 은하의 각크기가 작으면 분석의 어려움이 있어서 분석의 효율성과 오차를 줄이기 위해 은하의 Petrosian 반경(Rpet)이 6''보다 큰 은하들을 추출하였다. 이렇게 하여 총 25,308개의 은하를 얻었다(Fig. 1).
25,308개의 은하는 SDSS DR7에서 제공하는 image tool을 이용하여 육안으로 은하의 형태를 확인하였다. 이미지가 작거나 형태를 구별하기 어려운 경우는 반전 이미지를 이용하거나 확대한 이미지를 확인한 후 고리가 있는 은하 531개를 선별하였다.
이후 영상 디스플레이 도구인 ds9을 이용하여 300pixel×300pixel 크기로 자른 은하의 형태를 점검하여 531개의 은하 중 외부고리 은하로 여겨지는 은하 90개를 선정하였다.
성능/효과
5등급으로 하고 등광도선의 최저 값과 최고값은 은하의 밝기에 따라 변경하였다. 다림 질된 총 88개의 은하들에 대해 5개의 필터(u, g, r, i, z)의 이미지를 작업하였고 그 결과 u필터에서의 등광 도 지도에서는 외부고리의 구조가 잘 나타나지 않았다. Fig.
본 연구에서 관측된 외부고리에서 일어나는 별 탄생 현상은 근자외선 영상에서 보다 뚜렷이 나타난다. Kostiuk and Sil'chenko(2016)는 적외선 탐사인 S4G(Sheth et al.
(1992)은 막대가 있는 조기형 원반은하(SB0, SB0/a)를 낱은하와 은하군이나 쌍은하인 은하로 구분하여 외부고리 은하가 주로 낱은하로 있는 것을 보인 반면, Wilman and Erwin(2012)은 환경 인자로서 암흑 헤일로 질량을 사용하였는데 외부고리 은하의 빈도가 환경 의존성을 보이지 않는다고 한 것이다. 본 연구의 결과도 외부고리 은하가 다양한 배경 밀도에서 나타나는 것으로 보아 Wilman and Erwin(2012)의 결과와 일치하는 경향성을 보인다고 할 수 있다.
27%이다. 본 연구의 큰 장점은 체적 한계 자료의 모든 은하가 분광 관측을 통한 적색이동 값이 있어 이를 이용하여 은하의 환경인자를 정량적으로 구할 수 있다는 것이다. 본 연구에서 택한 환경 인자는 배경 밀도와 가장 가까운 은하까지의 거리인데 이 거리를 그 은하의 비리얼 반경의 단위로 표시했기 때문에 대상 은하가 이웃 은하의 영향권 내에 있는지 여부를 쉽게 판단할 수 있다는 것이다.
후속연구
2009). SDSS 자료를 이용하면 체적으로 제한된 완전한 샘플에서 외부고리를 포함한 고리은하의 빈도나 물리적 특성을 조사할 수 있어 외부고리를 포함한 고리 은하의 특성을 보다 자세히 연구할 수 있는 여건이 가능하다. 특히, 은하의 진화가 내부적 요인에 의한 것인지 외부적 요인에 의한 것인지를 아는 것은 은하의 진화를 이해하기 위해 중요한 일이다.
등광도 지도와 함께 은하의 반경에 따른 은하의 표면 밝기 변화를 나타내는 광도 윤곽을 사용하면 보다 효과적인 형태학 연구가 가능하다. 외부고리 은하라면 보통 막대가 있는 경우 막대의 2배에 해당하는 외부 영역에 링 구조가 보여야 한다(Buta 1995).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
은하의 위치각이란 무엇인가?
위치각은 은하 장축의 방향이 천구의 북극과 이루는 각이며, 시계 반대 방향으로 측정한다. 본 연구에서는 위치각의 값은 크게 중요하지 않고, 위치각의 값이 외부고리가 있는 영역에서 변하고 있는지가 중요하다.
타원은하는 무엇에 의해 타원율이 변하게 되는가?
타원율은 은하 중심에서 반경에 따른 광도 분포가 얼마만큼 찌그러진 타원인지 또는 원에 얼마만큼 가까운지 보여준다. 타원은하의 경우 막대와 같은 내부구조에 의해 타원율이 변하게 된다. 외부고리가 있는 은하의 경우도 은하의 중심 영역과 외부고리 영역의 타원율이 다른 경우가 많다.
외부고리 은하 중 색이 푸른 외부고리에서 최근 별 생성이 있는 것으로 간주되는 이유는 무엇인가?
본 연구의 외부고리 은하 중 색이 푸른 외부고리는 최근에 별 생성이 있는 외부고리로 간주되며, 별 생성의 원인은 두 가지로 생각할 수 있다. 한 가지는 이 은하들의 외부고리가 원반에 있는 가스가 궤도 공명으로 최근에 만들어진 것이고, 다른 한 가지는 최근에 외부에서 외부고리로 가스가 유입되어 이 유입된 가스에서 별이 탄생하고 있는 것이다. 전자의 경우라면 외부고리의 푸른색과 배경 밀도와 관련이 없으나, 후자의 경우에는 상호 작용을 할 수 있을 정도로 가까운 이웃 은하가 있어야 하고, 그 은하가 가 스를 가지고 있어야 한다.
참고문헌 (18)
Abazajian, K. et al. 2009, The Seventh Data Release of the Sloan Digital Sky Survey. The Astrophysical Journal Supplement Series, 182, 543-558
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Muldrew, S. I., et al. 2012, Measures of Galaxy Environment-I. What is 'Environment?'. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 419, 2670-2682
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Schwarz, M. P. 1984, How bar strength and pattern speed affect galactic spiral structure. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 209, 93-109
Sheth, K. et al. 2010, The Spitzer Survey of Stellar Structure in Galaxies (S4G). Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 122, 1397-1410
Sil'chenko, O., Kostiuk, I.., Burenkov, A.., Parul, H. 2018, Star formation in outer rings of S0 galaxies. I. NGC 6534 and MCG 11-22-015. Astronomy & Astrophysics, 620, 7-11
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de Vaucouleurs, G. and Buta, R. 1980, Inner ring structures in galaxies as distance indicators. I-Dimensionless systematics of inner rings. The Astrophysical Journal Supplement Series. 44, 451-479
Wilman, D. and Erwin, P. 2012, The Relation between Galaxy Morphology and Environment in the Local Universe: An RC3-SDSS Picture. The Astrophysical Journal, 746, 160-181
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