Galaxias de bajo brillo superficial: analogas a los sat\'elites de Andr\'omeda en Pegasus I?

TL;DR

This study investigates the apparent bias in the size distribution of low-surface brightness galaxies across different environments, highlighting observational selection effects that influence galaxy detection at various distances.

Contribution

It reveals the impact of observational biases on the perceived size distribution of LSB galaxies in different environments, emphasizing the need to account for selection effects.

Findings

Distant groups lack small effective radius LSB galaxies due to detection limits.

Large LSB systems are absent in the Local Group, possibly due to actual scarcity.

Detection biases affect the observed size distribution of LSB galaxies.

Abstract

Here we show the preliminary results of a study where there seems to be a bias effect in the size distributions of the detected low-surface brightness (LSB) galaxies in different environments. In this sense, more distant groups/clusters would lack small effective radius objects, while large systems would not found in the Local Group and nearby environments. While there may be an actual shortage of large LSB galaxies in low-density environments like the Local Group, the non-detection of small (and faint) systems at large distances is clearly a selection effect. As an example, LSB galaxies with similar sizes to those of the satellites of Andromeda in the Local Group, will be certainly missed in a visual identification at the distance of Pegasus I.

Figures

Equations

$$CLASS\_STAR⩽0.2,$$

$$\mathrm{FLAGS}⩽2,$$

$$\mathrm{Elipticidad}⩽0.2,$$

$$2\text{leavevmode}\text{textless}\text{leavevmode}{r}_{\mathrm{tot}}\text{leavevmode}\text{textless}\text{leavevmode}8\text{leavevmode}\mathrm{arcsec},$$

$$24.5\lesssim {\mu }_{0_{(g^{\prime },r^{\prime },i^{\prime })}}\lesssim \text{leavevmode}26\text{leavevmode}{\mathrm{mag}\text{leavevmode}\mathrm{arcsec}}^{-2},$$

$$0\text{leavevmode}\lesssim \text{leavevmode}{g}^{\prime }-i^{\prime }\text{leavevmode}\lesssim \text{leavevmode}1.3,$$

$$\mathrm{y}\text{leavevmode}0\text{leavevmode}\lesssim \text{leavevmode}{g}^{\prime }-r^{\prime }\text{leavevmode}\lesssim \text{leavevmode}1.2$$

Full text

1 Introducción

En el trabajo de González et al. (2018) se plantea una posible correlación entre la distancia de los cúmulos/grupos que albergarían galaxias de bajo brillo superficial (LSB) y sus radios efectivos. Esta correlación parece indicar que las galaxias LSB poseen un tamaño real más grande a mayores distancias. En cambio, sus tamaños aparentes resultan más pequeños a distancia lejanas. Este efecto podría deberse solamente a las limitaciones que resultan de observar estos tipos de objetos de bajo brillo superficial. Esto es, las LSB pequeñas observadas a grandes distancias podrían confundirse con objetos de fondo, mientras que aquellas galaxias LSB cercanas podrían no detectarse debido a sus tamaños angulares extremadamente grandes. Sin embargo, la probabilidad de encontrar galaxias LSB grandes en un volumen pequeño alrededor del Grupo Local resultaría baja. Recientemente, Müller et al. (2018) encontraron posibles galaxias ultra difusas (UDGs) extremadamente grandes en el grupo de Leo-I (D $\sim$ 10.7 Mpc). De confirmarse su pertenencia en este grupo, estos objetos pasarán a ser las UDGs más cercanas.

2 Selección de las candidatas a LSB

Con respecto a la posible presencia de un sesgo en la detección de galaxias LSB, nos preguntamos cuántos objetos similares a los satélites dSph de Andrómeda ($D\leavevmode\nobreak\ \sim\leavevmode\nobreak\ 0.784$ Mpc) aparecerían a la distancia de Pegasus I ($D\leavevmode\nobreak\ \sim\leavevmode\nobreak\ 50$ Mpc). En la Fig. 1 mostramos los modelos de seis de estás galaxias obtenidas de los perfiles de brillo reportados por Caldwell et al. (1992) y Caldwell (1999), sobrepuesto en uno de los campos GEMINI-GMOS en Pegasus I.

Adicionalmente, comparamos los perfiles de brillo superficial de las galaxias LSB con los de los satélites de Andrómeda escaleados a la distancia de Pegasus I (ver Fig. 2). Se puede ver que las dSphs de Andrómeda muestran tamaños entre $2\leavevmode\nobreak\ \textless\leavevmode\nobreak\ r_{\rm tot}\leavevmode\nobreak\ \textless\leavevmode\nobreak\ 8$ arcsec y brillos superficiales centrales entre $24.5\leavevmode\nobreak\ \textless\leavevmode\nobreak\ \mu_{0,g^{\prime}}\leavevmode\nobreak\ \textless\leavevmode\nobreak\ 26$ mag arcsec*-2*. Su brillo superficial central es bastante bajo, pero aún más brillante que los de las galaxias LSB detectadas en Pegasus I. Sin embargo, en comparación, sus tamaños aparentes resultan más pequeños.

En este contexto, la pregunta que surge es, ¿Cuántas LSB de tipo temprano se podrían perder en la inspección visual porque son muy pequeñas y fáciles de confundir con los objetos de fondo? Para buscar estos objetos decidimos utilizar el software SExtractor (Bertin & Arnouts, 1996) adoptando los siguientes criterios:

[TABLE]

Se adoptaron estos rangos de colores considerando los valores mostrados para las galaxias LSB de tipo temprano en la sección 5.1 de González et al. (2018).

3 Datos fotométricos

Este trabajo está basado en ocho campos profundos tomados en los filtros $g^{\prime}$, $r^{\prime}$ e $i^{\prime}$ (Fukugita et al., 1996), empleando la cámara GMOS de Gemini Norte (Programa GN-2008B-Q-14, PI: F. Faifer; Programa GN-2012A-Q-55, PI: A. Smith Castelli; Programa GN-2012B-Q-69, PI: F. Faifer ; Programa GN-2014A-Q-70, PI: F. Faifer; Programa GN-2014B-Q-17, PI: N. González; Programa GN-2015B-Q-13, PI: N. González). Estas imágenes cubren el entorno cercano a las dos galaxias dominantes de Pegasus I: NGC 7626 y NCG 7619, y se utilizaron para obtener la selección preliminar de de noventa galaxias candidatas cuya morfología resultan similares a las galaxias satélites de Andrómeda. La Fig. 3 muestra la orientación de los diferentes campos analizados y la ubicación de estos objetos. Por su parte, en la Fig. 4, se muestran las imágenes de cuatro de estás candidatas en los filtros $g^{\prime}$ e $i^{\prime}$.

Dado que las galaxias LSB con tamaños similares a las de los satélites de Andrómeda serán difíciles de detectar en una inspección visual a la distancia de Pegasus I, la identificación de las mismas se realizó utilizando SExtractor en las imágenes GEMINI-GMOS. Para ello, utilizando las tareas ellipse y bmodel de IRAF, se procedió a modelar las distribuciones de brillo superficial de las galaxias elípticas NGC 7626 y NGC 7619 y sus respectivos halos, incluyendo varios objetos extendidos. Luego, se restaron dichos modelos con el fin de poder identificar y medir las candidatas a galaxias LSB (para más detalles, remitimos al lector a la sección 3 de González et al. 2018). Posteriormente realizamos la fotometría con SExtractor utilizando el criterio de selección mencionado en la Sec. 2, el cual permitió identificar noventa objetos con características similares a los satélites de Andrómeda a la distancia de Pegasus I.

4 Resultados preliminares y trabajo a futuro

En este trabajos se realizó la detección de objetos similares a las galaxias satélites dSph de Andrómeda en el grupo Pegasus I. Como resultado, se detectaron en el grupo noventa objetos con estas características. El primer paso, será realizar una revisión detallada de estos objetos, y analizar si los mismos presentan algún tipo de subestructura y/o posible formación estelar, ya que no es esperable que estas características esten presentes en galaxias de tipo temprano. Para ello, se comenzará inspeccionando las imágenes de cada objeto en los filtros $g^{\prime}$ e $i^{\prime}$. Como ejemplo, en la Fig. 4, se muestran en los paneles superiores dos objetos que son potencialmente candidatos a ser galaxias similares a las satélites de Andrómeda. En contraparte, en los paneles inferiores se muetran dos objetos que podrían ser descartados de la primera selección por mostrar un cierta subestructura.